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Instituto de Formación Docente N.º 9 Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla del Taller Propedéutico del Campo de la Formación Específica Año lectivo 2017 Profesores a cargo: • Lorena Herrera • Domingo Becker • Daniel Lopez • Juán Gallego I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Símbolos matemáticos de uso frecuente Algunas letras del alfabeto griego Pág. 2 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica CONJUNTOS NUMERICOS Introducción Un número es una idea que expresa una cantidad, ya sea por medio de una palabra o de un símbolo. El símbolo de un número recibe el nombre de numeral. Pensamos en números cuando contamos personas, vemos la hora, medimos la temperatura, comparamos velocidades, pesamos cuerpos, etc… A lo largo de la historia cada civilización adoptó un sistema de numeración propio. En la actualidad aún se usa, el sistema de numeración romana, que se desarrollo en la antigua Roma y se utilizó en todo su imperio. Era un sistema de numeración no posicional en el que se usan letras mayúsculas como símbolos para representar a los números: I, V, X, L, C , D , M El sistema universalmente aceptado actualmente (excepto algunas culturas) es el Sistema de Numeración Decimal. Es un sistema de numeración en el que las cantidades se representan utilizando como base el número diez, por lo que se compone de las cifras cero (0); uno(1): dos (2); tres (3); cuatro (4); cinco (5); seis (6); siete (7); ocho (8) y nueve (9). Este conjunto de símbolos se denomina números árabes. Objetivos Definir a los conjuntos numéricos Distinguir entre racional e irracional, entre real y complejo Recordar la aritmética de los números reales y complejos Adquirir habilidad en la resolución de situaciones problemática Conceptos previos Conceptos básicos de lógica proposicional. Teoría de Conjuntos Los números se agrupan en conjuntos o estructuras diversas; cada una contiene a la anterior y es más completa y con mayores posibilidades en sus operaciones. Están representadas en el siguiente mapa conceptual Pág. 3 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Definición Los números Naturales son los números que usamos para contar u ordenar los elementos de un conjunto no vacio Simbólicamente: N = {1, 2, 3, 4, 5,....n, n+1,.....} Operaciones La suma y el producto de números naturales son siempre naturales. En cambio la diferencia no siempre es otro natural. Simbólicamente: Si a €N y b € N, entonces a + b € N (a y b se llaman términos o sumandos) Si a €N y b € N, entonces a . b € N (a y b se llaman factores) Pág. 4 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica NUMEROS ENTEROS Para dar solución al problema que se presenta al restar números naturales donde el minuendo es igual o menor al sustraendo, se crearon otros números que amplia al conjunto de números naturales. Se agregan el número cero y los números opuestos a los naturales De ese modo 3 – 3 = 0 y 3 – 7 = -4 Definición El conjunto de los números Enteros está formado por la unión de los naturales, el cero y los opuestos de los naturales Simbólicamente se expresan Z= {...... -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, .....} Los números enteros permiten contar nuevos tipos de cantidades (como los saldos acreedores o deudores) y ordenar por encima o por debajo de un cierto elemento de referencia (las alturas sobre o bajo el nivel del mar o temperaturas superiores o inferiores a 0 grados, los pisos de un edificio por encima o por debajo de la planta baja, etc…). En un gráfico de conjuntos se aprecia claramente que Se representa a los números enteros en una recta graduada, donde se elige un punto arbitrario para representar al 0 (al cual le llamaremos origen) y se adopta un segmento como unidad y la convención de que para la derecha estarán los números enteros positivos (naturales) y para la izquierda estarán los enteros negativos (opuestos de los naturales). Pág. 5 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Operaciones en Z La suma y el producto de enteros es siempre otro entero. La diferencia a – b es considerada como la suma del minuendo más el opuesto del sustraendo a – b = a + ( -b ) donde a es el minuendo y b es el sustraendo La división entre los enteros a y b, con b≠ 0, arroja como resultados dos números enteros llamados cociente (q) y resto) A ase le dice dividendo y a b se le dice divisor. Caso particular: Si r = 0, entonces a = b.q Pág. 6 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Se dice que la división es exacta, que “a es múltiplo de b”, que “a es divisible por b”, que “b es factor de a” o que “b es divide a a” La división por 0 no está definida. Ejemplos: 2: 0 y 0: 0 no existen!!!!! Pág. 7 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 8 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica En el caso de tener expresiones algebraicas (expresiones que combinan números y letras) puede aplicarse, de ser necesario, la definición de potenciación y así encontrar una expresión algebraica equivalente Productos notables Las siguientes expresiones resultan de aplicar la definición de potenciación y las propiedades de la suma y el producto. Reciben el nombre de productos notables Pág. 9 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 10 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica NUMEROS RACIONALES Dividir es repartir en partes iguales!!! Un grupo de 6 amigos juega a las cartas con un mazo de 52cartas. El juego consiste en repartir todas las cartas y dejar el resto en el centro de la mesa. ¿Cuántas cartas le corresponden a cada uno? ¿Cuántas cartas quedan en el centro?¡Tu puedes deducir la respuesta!¿Y si se quiere repartir pero el dividendo es menor que el divisor? Por ejemplo Ejemplo: Juana quiere repartir 1 barra de chocolate entre sus 3 amigos. Entonces Juana da un tercio de chocolate a cada uno. Definición Los Números Racionales son los números que se pueden escribir como el cociente de dos enteros. Esto es, los que se pueden expresar como fracción. En símbolos Los números racionales representan partes de un todo Las partes sombreadas de los siguientes objetos están representadas por números Racionales Pág. 11 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 12 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 13 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Q es un conjunto denso Entre dos números racionales hay infinitos números racionales. Esta afirmación podría justificarse sencillamente si tenemos en cuenta que la suma de racionales es siempre otro racional, el promedio será otro racional y estará comprendido entre ellos. Podríamos continuar indefinidamente el procedimiento de promediar dos números racionales encontrando siempre que hay otro racional entre dos racionales por más próximos que estén. Por ello decimos que Q es un conjunto denso Pág. 14 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica NUMEROS IRRACIONALES Todos los números racionales están representados por puntos sobre la recta numérica pero, ¿todos los puntos de la recta son representaciones de números racionales? La respuesta es NO!!! Existen otros números que junto a los racionales completan a la recta numérica. Ellos son los números irracionales Definición Los Números Irracionales son los números que no se pueden expresar como fracción. En símbolos Convertidos a la notación decimal son números con infinitas cifras no periódicas Pág. 15 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Operando con números irracionales Las operaciones de suma, diferencia, producto, cociente y potenciación de números Irracionales no siempre arrojan como resultado a otro irracional. Algunas veces los resultados son racionales!! Pág. 16 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica ¿Y si necesitáramos expresar a los números irracionales en forma decimal? Usamos las primeras cifras decimales. De ese modo se obtienen valores aproximados de los números irracionales. Entonces siempre se comete un error al tomar la notación decimal de un número irracional y el error cometido es menor que 1 unidad del orden de la última cifra conservada. Racionalización Si las raíces aparecen en el denominador, en muchos casos es necesario eliminarla. A este proceso se lo conoce con el nombre de Racionalización de denominadores Primer Caso: Un único término con raíz cuadrada en el denominador Se multiplica y divide por la raíz presente en el denominador Segundo Caso: Un único término con raíz mayor que 2 en el denominador Se multiplica y divide por la raíz presente en el denominador elevada a un exponente conveniente Pág. 17 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Tercer Caso: En el denominador suma o resta de términos que contienen raíces cuadradas. Se multiplica y divide por el conjugado del denominador NUMEROS REALES Entre los racionales y los irracionales se completa la recta numérica. Es decir ya no queda ningún punto sobre la recta al que no le corresponda ya sea un número racional o un número irracional. Es por ello que se considera que si se unen los dos conjuntos, esto es, Racionales más Irracionales se forma un nuevo conjunto Definición El conjunto de los Números Reales es la unión del conjunto de los Racionales al conjunto de los Irracionales. Simbólicamente A la recta numérica se le dice recta real pues en ella se representan a todos los números reales y, viceversa, todo punto de la recta es la representación de un real. El conjunto R también tiene la propiedad de ser denso. De acuerdo a la definición se tiene el siguiente cuadro: Pág. 18 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica En un diagrama de Venn, se observa la relación entre los conjuntos Notación científica Cuando manejamos números muy grandes o muy pequeños tenemos dificultad para interpretarlos y para introducirlos en algunas calculadoras. Es usual, para ellos, representarlos mediante notación científica. Se dice que un número está expresado en notación científica cuando se escribe como el producto de un número mayor que 1 y menor que 10, multiplicado por una potencia entera de diez. El conjunto R tiene estructura algebraica de Campo o Cuerpo El conjunto R tiene estructura de Campo o Cuerpo pues las operaciones de suma y producto de números reales cumplen los siguientes axiomas: Si x, y, z € R, entonces: La suma y el producto son operaciones cerradas X+y€ R (x.y) € R Pág. 19 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica La suma y el producto son operaciones conmutativas x + y =y + x x.y = y.x La suma y el producto son operaciones asociativas (x+y) + z = x + (y+z) (x.y). z = x. (y.z) El producto es distributivo respecto a la suma x. (x+z) = x.y + x.z Existen números reales que son neutros respecto de la suma y el producto 0 es el neutro respecto de la suma pues x+0 = x 1 es el neutro respecto del producto pues x.1 = x Todos los números reales tienen opuesto y, excepto el 0, todos tienen recíproco – x se dice inverso aditivo u opuesto de x 1/x se dice inverso multiplicativo o recíproco de x Pág. 20 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Orden en el conjunto R R es un conjunto ordenado. Esto es, dados dos números reales ha y b vale una y solo una de las siguientes afirmaciones a <b, a > b o a = b Propiedades de la Igualdad en R 1) Si sumamos o multiplicamos a ambos miembros de una igualdad una misma constante se obtiene otra igualdad Si a = b, entonces a + c = b + c Si a = b, entonces a.c = b.c 2) Si sumamos o multiplicamos miembro a miembro dos igualdades se obtiene otra igualdad Si a = b y c = d, entonces a + c = b + d Pág. 21 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Si a = b y c = d, entonces a. c = b. d Propiedades de la desigualdad 1) Si a ambos miembros de una desigualdad se suma una misma constante , la desigualdad se mantiene Si a < b, entonces a+c < b+c 2) Si a ambos miembros de una desigualdad se multiplica por una misma constante positiva la desigualdad se mantiene Si a < b y c > 0, entonces a.c < b.c 3) Si a ambos miembros de una desigualdad se multiplica por una misma constante negativa la desigualdad cambia de sentido Si a < b y c < 0, entonces a.c>b.c Pág. 22 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica NUMEROS COMPLEJOS Los números complejos son combinaciones algebraicas de números reales con números imaginarios. ¿Por qué surgen los números imaginarios? Las raíces de índice par de radicando negativo no tienen respuesta en R. Para dar solución a este problema se crea el número j. Definición: Potencia enésima de la unidad imaginaria Si n Є N, al dividir n en 4 puede expresarse como n = 4. q + r, donde q es el cociente y r es el resto. Entonces 0 ≤ r < 4 y la potencia enésima de j se calculan como: Pág. 23 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Definición Se define al conjunto de los Números Complejos como C = { z / z = a + bj , a Є R y b Є R } a se dice componente real y b se dice componente imaginaria El conjunto C también tiene estructura de Campo, respecto de la suma y el producto Las relaciones entre los conjuntos numéricos estudiados se muestran en las siguientes Figuras: Pág. 24 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Todo número complejo está asociado a otros llamados opuesto y conjugado Igualdad en C Dos números complejos son iguales si y solo si sus componentes respectivas son iguales. Esto es: a + bj = c + dj ; a = c ˄ b = d Pág. 25 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Operaciones en c: Propiedades del conjugado: Pág. 26 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Representación gráfica de los números complejos Todo número complejo z = a+bj se representa en el plano mediante el punto (a,b). Sobre el eje horizontal se representa a la componente real del complejo, por lo que a este eje se lo llama eje real. Sobre el eje vertical se representa a la componente imaginaria y por ello se lo llama eje imaginario 0. Pág. 27 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica C tiene estructura algebraica de Campo o Cuerpo El conjunto C tiene estructura algebraica de Campo respecto de las operaciones de Suma y Producto pues en él se cumplen las propiedades de: ∀z1 ,z2 ,z3 € 1 C La suma y el producto son operaciones cerradas La suma y el producto son operaciones conmutativas La suma y el producto son operaciones asociativas El producto es distributivo respecto a la suma Existen números complejos que son neutros respecto de la suma y el producto 0 es el neutro respecto de la suma pues z + 0 = z 1 es el neutro respecto del producto pues z.1= z Todos los números complejos tienen opuesto y, excepto el 0, todos tienen recíproco –z se dice inverso aditivo u opuesto de z 1/z se dice inverso multiplicativo o recíproco de z Pág. 28 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 29 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 30 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 31 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 32 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 33 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 34 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica ECUACIONES Introducción En casi todas las ramas de la Matemática las ecuaciones aparecen como protagonistas centrales pues ellas permiten describir en forma exacta y sencilla la situación problemática o el fenómeno del que se esté hablando. En esta Unidad nos limitaremos a rever todos los tipos de ecuaciones y los métodos de resolución vistos en la escuela secundaria, preparándolos para poder enfrentar los temas de mayor complejidad en los que aparecerán otros tipos de ecuaciones definidos en nuevos conjuntos. Un ejemplo de ello son las ecuaciones matriciales, las que no se podrían resolver si no se manejan las ecuaciones sencillas y los métodos más simples de cálculo. Objetivos Conceptos previos Una ecuación es una igualdad donde figuran una o más incógnitas. Resolver una ecuación es encontrar el o los valores de las incógnitas que verifican la igualdad. A dichos valores se les llama raíces o soluciones de la ecuación. Ejemplos: Pág. 35 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Clasificación de las ecuaciones de acuerdo a las soluciones De acuerdo a las soluciones las ecuaciones se clasifican en: Clasificación de las ecuaciones de acuerdo a las expresiones El siguiente cuadro representa la clasificación de las ecuaciones, correspondiéndose exactamente con la clasificación de las expresiones A su vez se dan ejemplos de las que se verá en este curso. Pág. 36 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Una ecuación algebraica es una igualdad entre expresiones algebraicas en la que intervienen una o varias incógnitas. Los miembros de una ecuación son las expresiones que están a ambos lados del signo igual. Así, se llama primer miembro a la de la izquierda y segundo miembro al de la derecha. Ejemplo: Pág. 37 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Verificación de las soluciones Un valor es solución si se verifica ala ecuación. Esto es, si se sustituyen las soluciones en lugar de la/s incógnitas, convierten ala ecuación en identidad. Ejemplo: Se llama así al proceso de hallar la/las solución/es de una ecuación. Para resolverla se transforma la ecuación dada, aplicando propiedades, en una ecuación equivalente de la forma x = K, cuya solución es inmediata. La ecuación equivalente tiene las mismas soluciones que la ecuación original. Pág. 38 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Propiedades que se aplican en la resolución de una ecuación 1) Propiedad simétrica: Los miembros de una igualdad pueden conmutarse entre si Esto es: Si a = b entonces b = a Se aplica esta propiedad para que la incógnita aparezca en el 1er miembro de la ecuación. Ejemplo: si -3 =2 - 5y →2 - 5y = - 3 2) Propiedad uniforme para la suma: Si se suma una constante, positiva o negativa, a ambos miembros de una igualdad, la misma se mantiene. Esto es: Si a = b, entonces a + c = b + c Se usa cuando se quiere eliminar un término de un miembro de la ecuación, posteriormente se aplica el axioma de los elementos opuestos Ejemplo: Si 2x + 3 = - 1 →2x + 3 - 3 = - 1 - 3 →2x = - 4 3) Propiedad cancelativa para la suma: Si una constante, positiva o negativa, esta sumando en ambos miembros de una igualdad, puede cancelarse Esto es: Si a + c = b + c, entonces a = b 4) Propiedad uniforme para el producto: Si se multiplica una constante no nula, positiva o negativa, a ambos miembros de una ecuación, se mantiene la igualdad. Esto es: Si a = b y c ≠ 0, entonces a.c = b.c Se usa cuando se quiere eliminar un factor de un miembro de la ecuación, posteriormente se aplica el axioma de los elementos recíprocos 5) Propiedad cancelativa para el producto: Si una constante no nula, positiva o negativa, está multiplicando en ambos miembros de una igualdad, puede cancelarse Esto es: Si a.c = b.c con c≠0, entonces a = b 1) Si los dos miembros de una ecuación se elevan a una misma potencia o se les extrae una misma raíz, siempre que este definida, la igualdad subsiste. Se aplica cuando se quiera eliminar una potencia o un radical de algún miembro de una ecuación: Pág. 39 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 40 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica RESOLUCION DE ECUACIONES LINEALES O DE PRIMER GRADO Pág. 41 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 42 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 43 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica ANGULOS Ángulo plano es la porción de plano determinada por la rotación de una semirrecta desde una posición inicial hasta una posición final. El origen de la semirrecta es llamado vértice del ángulo. Sea O el origen de la semirrecta y sean P y Q dos puntos cualesquiera de la semirrecta en posición inicial y final respectivamente. Denotaremos con Q O ˆ P al ángulo, o con cualquier letra griega, por ejemplo θ, O al vértice y OP y OQ a las semirrectas inicial y final respectivamente. La medida del ángulo Q O ˆ P es la “cantidad de rotación”, respecto al vértice requerida para mover la semirrecta OP sobre la semirrecta OQ en sentido contrario a las agujas del reloj. Es en definitiva cuanto se “abre” el ángulo. Ángulos especiales Pág. 44 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Sistemas de medición Sistema Sexagesimal Unidad: Grado sexagesimal Ej.: 30º 20' 35'' Sistema Circular Unidad: Radian Ej.: 2 rad. Sistema Centesimal Unidad: Grado centesimal Ej.: 100ºc Los sistemas de medición de ángulos mas usados son Sexagesimal y Circular. Sistema Sexagesimal La unidad es el grado, que es la 180 ava parte de un ángulo llano giro. Los submúltiplos son: minutos y segundos que a su vez son 60 avas partes de su anterior. De la definición se deduce que: Pág. 45 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Conversión de un ángulo en grados minutos y segundos a grados y viceversa Sistema Circular y Longitud de Arco En el sistema Circular o Radial la unidad de medida es el radian. Para precisarlo recordemos que todo ángulo con vértice en el centro de cualquier circunferencia determina un arco sobre la misma. Llamemos α al ángulo, r al radio de la circunferencia y s al arco determinado por el ángulo. Pág. 46 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Se define al ángulo de 1 radian como el ángulo que determina un arco de circunferencia cuya longitud es igual al radio de la circunferencia. Para medir cualquier otro ángulo, usando como unidad de medida el radian, se debe contar la cantidad de veces que el arco determinado en la circunferencia lo contiene al radio de la circunferencia. En este caso el arco determinado por α contiene 3 radios entonces diremos que Α = 3 radianes = 3 rad. Responde: .Si consideramos otra circunferencia con el mismo centro, la medida del ángulo cambia? El sistema Circular es el que se trabaja generalmente en la práctica ya que permite operar con los números Reales abstractos. Podemos dar el valor de los ángulos medidos en radianes usando la abreviatura rad o no Relación entre arco, radio y ángulo En una circunferencia de radio “r”, la longitud “s” de un arco que subtiende un ángulo central de α radianes es: Pág. 47 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Relaciones de equivalencias entre los dos sistemas De la definición de radian y de grado se desprende que: Para realizar equivalencias entre los sistemas usamos proporcionalidad directa: Pág. 48 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica De este modo se deducen los siguientes valores, también muy frecuentes: Pág. 49 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Triángulo Un triángulo, en geometría, es un polígono de tres segmentos que determinan tres puntos del plano y su limitación. Cada punto dado pertenece a dos segmentos.1 Los puntos comunes a cada par de segmentos se denominan vértices del triángulo2 y los segmentos de recta determinados son los lados del triángulo. Dos lados contiguos forman uno de los ángulos interiores del triángulo. Un triángulo es una figura estrictamente convexa. Un triángulo tiene tres ángulos interiores, tres pares congruentes de ángulos exteriores,3 tres lados y tres vértices entre otros elementos. Si está contenido en una superficie plana se denomina triángulo, o trígono, un nombre menos común para este tipo de polígonos. Si está contenido en una superficie esférica se denomina triángulo esférico. Representado, en cartografía, sobre la superficie terrestre, se llama triángulo geodésico. Clasificación según los lados y los ángulos Los triángulos acutángulos pueden ser: • Triángulo acutángulo isósceles: con todos los ángulos agudos, siendo dos iguales, y el otro distinto. Este triángulo es simétrico respecto de su altura sobre el lado distinto. • Triángulo acutángulo escaleno: con todos sus ángulos agudos y todos diferentes, no tiene eje de simetría. • Triángulo acutángulo equilátero: sus tres lados y sus tres ángulos son iguales. Las tres alturas son ejes de simetría (dividen al triángulo en dos triángulos iguales). Los triángulos rectángulos pueden ser: • Triángulo rectángulo isósceles: con un ángulo recto y dos agudos iguales (de 45° cada uno), dos lados son iguales y el otro diferente: los lados iguales son los catetos y el diferente es la hipotenusa. Es simétrico respecto a la altura de la hipotenusa, que pasa por el ángulo recto. • Triángulo rectángulo escaleno: tiene un ángulo recto, y todos sus lados y ángulos son diferentes. Los triángulos obtusángulos pueden ser: • Triángulo obtusángulo isósceles: tiene un ángulo obtuso, y dos lados iguales que son los que forman el ángulo obtuso; el otro lado es mayor que estos dos. • Triángulo obtusángulo escaleno: tiene un ángulo obtuso y todos sus lados son diferentes. Pág. 50 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Pág. 51 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Las rectas notables de un triángulo son: Mediatriz Mediana Altura Bisectriz Mediatrices: La MEDIATRIZ de un lado de un triángulo se define como la recta perpendicular a dicho lado que pasa por su punto medio. Todo triángulo ABC, tiene tres mediatrices que denotaremos como sigue: La mediatriz del lado 'a'=BC, se denota por Ma La mediatriz del lado 'b'=AC, se denota por Mb La mediatriz del lado 'c'=AB, se denota por Mc Construcción geométrica: Mediatriz del lado "a" Mediatriz del lado "b" Mediatriz del lado "c" Pág. 52 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Propiedad 5: "Los puntos de la mediatriz de un lado de un triángulo equidistan de los vértices que definen dicho lado" Ejercicio 4: Con ayuda de una regla y un compás: a. Dibuja un triángulo cualquiera y etiqueta sus vértices con las letras A, B y C. b. Siguiendo los pasos indicados en las construcciones que has visto, dibuja las tres mediatrices de tu triángulo. c. Elige un punto cualquiera de la mediatriz del lado AB y, con ayuda de la regla o el compás, toma la distancia de dicho punto al vértice A y compárala con la distancia de dicho punto al vértice B. ¿Cómo son esas distancias? d. Repite el apartado anterior con otros puntos de esa misma mediatriz. e. Repite los dos apartados anteriores con las otras dos mediatrices. Ejercicio 5: Utilizando los criterios de igualdad de triángulos, demuestra la propiedad 5. Alturas: La ALTURA de un triángulo, respecto de uno de sus lados, se define como la recta perpendicular a dicho lado que pasa por el vértice opuesto. Todo triángulo ABC, tiene tres alturas que denotaremos como sigue: La altura respecto del lado 'a'=BC, se denota por ha La altura respecto del lado 'b'=AC, se denota por hb La altura respecto del lado 'c'=AB, se denota por hc Pág. 53 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Construcción geométrica: Altura respecto del lado "a"=BC Altura respecto de "b"=AC Altura respecto de "c"=AB Propiedad 6: Una altura puede ser interior al triángulo, exterior al mismo, o incluso, coincidir con alguno de sus lados (según el tipo de triángulo): Si el triángulo es RECTÁNGULO: "La altura respecto a la hipotenusa es interior, y las otras dos alturas coinciden con los catetos del triángulo" Si el triángulo es ACUTÁNGULO: "Las tres alturas son interiores al triángulo" Si el triángulo es OBTUSÁNGULO: "La altura respecto al mayor de sus lados es interior, siendo las otras dos alturas exteriores al triángulo" Propiedad 7: "En un triángulo isósceles, la altura correspondiente al lado desigual divide el triángulo en dos triángulos iguales" Pág. 54 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Ejercicio 6: 1. Con ayuda de una regla y un compás: a. Dibuja un triángulo acutángulo y etiqueta sus vértices con las letras A, B y C. b. Siguiendo los pasos indicados en las construcciones que has visto, dibuja las tres alturas de tu triángulo. c. Observa si son interiores o exteriores al triángulo, y mira si concuerdan tus resultados con la propiedad 6. 2. Repite el mismo ejercicio con un triángulo rectángulo. 3. Repite el mismo ejercicio con un triángulo obtusángulo. Ejercicio 7: Utilizando los criterios de igualdad de triángulos, demuestra la propiedad 7. Medianas: La MEDIANA de un triángulo, correspondiente a uno de sus vértices, se define como la recta que une dicho vértice del triángulo con el punto medio del lado opuesto. Todo triángulo ABC, tiene tres medianas (una por cada vértice) que denotaremos como sigue: Mediana correspondiente al vértice A, se denota por mA Mediana correspondiente al vértice B, se denota por mB Mediana correspondiente al vértice C, se denota por mC Pág. 55 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Construcción geométrica: Mediana correspondiente al vértice A Mediana correspondiente al vértice B Mediana correspondiente al vértice C Propiedad 8: "Las tres medianas de un triángulo son interiores al mismo, independientemente del tipo de triángulo que sea" Propiedad 9: "Cada mediana de un triángulo divide a éste en dos triángulos de igual área" Ejercicio 8: Con ayuda de una regla y un compás: Dibuja un triángulo acutángulo y etiqueta sus vértices con las letras A, B y C. Siguiendo los pasos indicados en las construcciones que has visto, dibuja las tres medianas de tu triángulo. Observa si coincide tu resultado con la propiedad 8. Calcula el área de los dos triángulos en que la mediana m A divide al triángulo ABC y comprueba que se cumple la propiedad 9. Repite el mismo ejercicio con un triángulo rectángulo. Repite el mismo ejercicio con un triángulo obtusángulo. Ejercicio 9: Demuestra la propiedad 9. Pág. 56 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Bisectrices: La BISECTRIZ de un triángulo, correspondiente a uno de sus vértices, se define como la recta que, pasando por dicho vértice, divide al ángulo correspondiente en dos partes iguales. Todo triángulo ABC, tiene tres bisectrices (una por cada ángulo) que denotaremos como sigue: Bisectriz correspondiente al ángulo A, se denota por bA Bisectriz correspondiente al ángulo B, se denota por bB Bisectriz correspondiente al ángulo C, se denota por bC Construcción geométrica: Bisectriz correspondiente al vértice A Bisectriz correspondiente al vértice B Bisectriz correspondiente al vértice C Propiedad 10: "Los puntos de la bisectriz equidistan de los lados del ángulo" Es decir: si trazamos perpendiculares desde un punto a los dos lados, los segmentos que se forman son de la misma longitud. Pág. 57 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Ejercicio 10: Con ayuda de una regla y un compás: 2) Dibuja un triángulo cualquiera y etiqueta sus vértices con las letras A, B y C. 3) Siguiendo los pasos indicados en las construcciones que has visto, dibuja las tres bisectrices de tu triángulo. 4) Comprueba sobre tu dibujo que se cumple la propiedad 10. Construcción de las alturas: CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA DE LA ALTURA "ha" Para trazar la altura respecto del lado "a"=BC de un triángulo de vértices ABC, tienes que hacer lo siguiente: 1. Localizas el vértice A. 2. Con origen en el vértice A, trazas un arco de circunferencia de radio cualquiera pero tal que corte al lado BC (o su prolongación) en dos puntos que llamaremos N y M. 3. Trazas la mediatriz del segmento NM, y la prolongas hasta que corte o incida en el vértice A 4. La recta así obtenida es la altura que buscábamos. Pág. 58 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA DE LA ALTURA "hb" Para trazar la altura respecto del lado "b"=AC de un triángulo de vértices ABC, tienes que hacer lo siguiente: 1. Localizas el vértice B. 2. Con origen en el vértice B, trazas un arco de circunferencia de radio cualquiera pero tal que corte al lado AC (o su prolongación) en dos puntos que llamaremos N y M. 3. Trazas la mediatriz del segmento NM, y la prolongas hasta que corte o incida en el vértice B. 4. La recta así obtenida es la altura que buscábamos. Pág. 59 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA DE LA ALTURA "hc" Para trazar la altura respecto del lado "c"=AB de un triángulo de vértices ABC, tienes que hacer lo siguiente: 1. Localizas el vértice C. 2. Con origen en el vértice C, trazas un arco de circunferencia de radio cualquiera pero tal que corte al lado AB (o su prolongación) en dos puntos que llamaremos N y M. 3. Trazas la mediatriz del segmento NM, y la prolongas hasta que corte o incida en el vértice C 4. La recta así obtenida es la altura que buscábamos. Pág. 60 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Construcción de las bisectrices: CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA DE LA BISECTRIZ "bA" Para trazar la bisectriz del ángulo A de un triángulo de vértices ABC, tienes que hacer lo siguiente: 1. Localizas el vértice A. 2. Con origen en el vértice A, trazas un arco de circunferencia de radio cualquiera pero tal que corte los lados AB y AC en dos puntos que llamaremos N y M 3. Con origen en N, y radio cualquiera, traza un arco de circunferencia.. 4. Con origen en M, y el mismo radio, traza otro arco de circunferencia que interseque con el anterior, en un punto. 5. Une este punto con el vértice A mediante una línea recta, y ya tienes la bisectriz del ángulo A. 6. Etiqueta con "bA" Pág. 61 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA DE LA BISECTRIZ "bB" Para trazar la bisectriz del ángulo A de un triángulo de vértices ABC, tienes que hacer lo siguiente: 1. Localizas el vértice B. 2. Con origen en el vértice B, trazas un arco de circunferencia de radio cualquiera pero tal que corte los lados BA y BC en dos puntos que llamaremos N y M 3. Con origen en N, y radio cualquiera, traza un arco de circunferencia.. 4. Con origen en M, y el mismo radio, traza otro arco de circunferencia que interseque con el anterior, en un punto. 5. Une este punto con el vértice B mediante una línea recta, y ya tienes la bisectriz del ánguloB.. 6. Etiqueta con "bB" Pág. 62 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA DE LA BISECTRIZ "bC" Para trazar la bisectriz del ángulo A de un triángulo de vértices ABC, tienes que hacer lo siguiente: 1. Localizas el vértice C. 2. Con origen en el vértice C, trazas un arco de circunferencia de radio cualquiera pero tal que corte los lados CA y CB en dos puntos que llamaremos N y M 3. Con origen en N, y radio cualquiera, traza un arco de circunferencia.. 4. Con origen en M, y el mismo radio, traza otro arco de circunferencia que interseque con el anterior, en un punto. 5. Une este punto con el vértice C mediante una línea recta, y ya tienes la bisectriz del ángulo C. 6. Etiqueta con "bC" Pág. 63 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Construcción de las medianas: CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA DE LA MEDIANA "mA" Para trazar la mediana con respecto al vértice B, tienes que hacer lo siguiente: 1. Localizas el vértice A 2. Calculas el punto medio del lado BC (lado opuesto al vértice A) 3. Trazas la recta que pasa por el vértice A y el punto medio del lado BC. 4. Le pones la etiqueta mA, para indicar que se trata de la mediana correspondiente al vértice A. Pág. 64 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA DE LA MEDIANA "mB" Para trazar la mediana con respecto al vértice B, tienes que hacer lo siguiente: 1. Localizas el vértice B 2. Calculas el punto medio del lado AC (lado opuesto al vértice B) 3. Trazas la recta que pasa por el vértice B y el punto medio del lado AC. 4. Le pones la etiqueta, mB, para indicar que se trata de la mediana correspondiente al vértice B. Pág. 65 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA DE LA MEDIANA "mC" Para trazar la mediana con respecto al vértice C, tienes que hacer lo siguiente: 1. Localizas el vértice C 2. Calculas el punto medio del lado AB (lado opuesto al vértice C) 3. Trazas la recta que pasa por el vértice C y el punto medio del lado AB 4. Le pones la etiqueta, mC, para indicar que se trata de la mediana correspondiente al vértice C. Pág. 66 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica Construcción de las mediatrices: CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA DE LA MEDIATRIZ "Ma" Para trazar la mediatriz del lado "a"=BC de un triángulo de vértices ABC, tienes que hacer lo siguiente: 1. Localizas el lado "a" (segmento que une los vértices B y C del triángulo) 2. Con origen en el vértice B, y el radio que quieras, trazas dos arcos de circunferencia (uno a cada lado del lado BC)> 3. Con origen en el vértice C, y el mismo radio, trazas dos arcos de circunferencia hasta que se corten con los anteriores. 4. Trazas la recta que pasa por los puntos de intersección de los arcos que trazaste con origen en los vértices B y C. 5. Pones a la recta la etiqueta Ma para indicar que se trata de la mediatriz del lado "a" del triángulo. Pág. 67 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA DE LA MEDIATRIZ "Mb" Para trazar la mediatriz del lado "b"=AC de un triángulo de vértices ABC, tienes que hacer lo siguiente: 1. Localizas el lado "b" (segmento que une los vértices A y C del triángulo) 2. Con origen en el vértice A, y el radio que quieras, trazas dos arcos de circunferencia (uno a cada lado del lado AC) 3. Con origen en el vértice C, y el mismo radio, trazas dos arcos de circunferencia hasta que se corten con los anteriores. 4. Trazas la recta que pasa por los puntos de intersección de los arcos que trazaste con origen en los vértices A y C. 5. Pones a la recta la etiqueta Mb para indicar que se trata de la mediatriz del lado "b" del triángulo. Pág. 68 de 69 I.F.D. N.º 9 - Profesorado de Educación Secundaria en Matemática Cartilla de Ingreso de Formación Específica CONSTRUCCIÓN GEOMÉTRICA DE LA MEDIATRIZ "Mc" Para trazar la mediatriz del lado "b"=AC de un triángulo de vértices ABC, tienes que hacer lo siguiente: 1. Localizas el lado "c" (segmento que une los vértices A y B del triángulo) 2. Con origen en el vértice A, y el radio que quieras, trazas dos arcos de circunferencia (uno a cada lado del lado AC) 3. Con origen en el vértice B, y el mismo radio, trazas dos arcos de circunferencia hasta que se corten con los anteriores. 4. Trazas la recta que pasa por los puntos de intersección de los arcos que trazaste con origen en los vértices A y B. 5. Pones a la recta la etiqueta Mc para indicar que se trata de la mediatriz del lado "c" del triángulo. Pág. 69 de 69