Semejanza de triángulos (3ºESO Académicas)

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Tabla de contenidos

1 Triángulos semejantes
2 Criterios de semejanza de triángulos
- 2.1 Aplicaciones de los criterios de semejanza
3 Teorema de Tales
- 3.1 Triángulos en la posición de Tales
4 Apéndice
- 4.1 Polígonos semejantes
- 4.2 Figuras semejantes. Escalas
5 Ejercicios propuestos

(Pág. 186)

Triángulos semejantes

Se dice que dos figuras geométricas, y en particular dos triángulos, son semejantes si tienen la misma forma aunque sus tamaños u orientación sean diferentes.

Matemáticamente, la semejanza de triángulos la podemos expresar de la siguiente manera:

Dos triángulos, $ABC\;$ y $A'B'C'\;$ , son semejantes, y lo notaremos $ABC \sim A'B'C'\;$ , si cumplen las dos condiciones siguientes:

1. Los ángulos correspondientes u homólogos* son iguales:

$\widehat{A}=\widehat{A}'\, ,\ \widehat{B}=\widehat{B}'\, ,\ \widehat{C}=\widehat{C}'$

2. Los lados correspondientes u homólogos son proporcionales:

$\cfrac{c'}{c} = \cfrac {b'}{b} = \cfrac{a'}{a}=r$

Al valor $r\;\!$ se le llama razón de semejanza.

(*) Dos elementos de dos figuras son homólogos si ocupan el mismo lugar en ambas figuras.

Nota: Cuando veamos los criterios de semejanza de triángulos, veremos que para que dos triángulos sean semejantes bastará con que se cumpla una de las dos condiciones: que los lados homólogos sean proporcionales o que los ángulos homólogos sean iguales. En tal caso, la otra condición se cumplirá automáticamente.

Triángulos semejantes

Tutorial (2'13") Sinopsis:

Definición de triángulos semejantes.

Ejemplo (5'09") Sinopsis:

Ejemplo de semejanza de triángulos.

Relación entre las áreas de triángulos semejantes (2´45") Sinopsis:

En este video exploraremos el comportamiento del área respecto a la longitud de los lados de un triángulo equilátero.

Criterios de semejanza de triángulos

Los criterios de semejanza de triángulos simplifican el número de condiciones que deben comprobarse para que dos triángulos sean semejantes:

Criterios de semejanza de triángulos

Dos triángulos son semejantes si tienen los lados proporcionales: $\frac {a}{a'} = \frac {b}{b'} = \frac {c}{c'}$
Dos triángulos son semejantes si tienen dos ángulos respectivamente iguales: $\widehat{A}=\widehat{A}',\ \widehat{B}=\widehat{B}'$
Dos triángulos son semejantes si tienen dos lados proporcionales e igual el ángulo comprendido: $\frac {a}{a'} = \frac {b}{b'} \ , \ \widehat{C}=\widehat{C}'$

Criterios de semejanza de triángulos Descripción:

Actividades para aprender y practicar los criterios de semejanza de triángulos.

Criterios de semejanza de triángulos

Tutorial (32´54") Sinopsis:

Tutorial en el que se explica y trabaja los criterios de semejanza de triángulos y se resuelven algunos ejercicios sencillos en los que se aplican dichas propiedades.

00:00 a 06:08: Criterios de Igualdad (Congruencia) de Triángulos.
06:08 a 08:30: Definición de Triángulos Semejantes.
08:30 a 15:30: 1er criterio de semejanza, lados proporcionales.
- 11:00 - Ejemplo del 1er criterio de semejanza.
15:30 a 21:30: 2º criterio de semejanza, ángulos iguales.
- 17:00 - Ejemplo del 2º criterio de semejanza.
21:30 a 26:30: 3er criterio de semejanza, ángulo igual y sus lados proporcionales.
- 23:05 - Ejemplo del 3er criterio de semejanza.
26:30 a 32:54 : Ejercicio donde se aplica la semejaza de triángulos.

Ejemplos (6'17") Sinopsis:

Ejemplos de aplicación de los criterios de semejanza.

Problema 1 (2'16") Sinopsis:

Los lados de un triángulo miden 3, 4 y 6 cm, y los lados de otro triángulo miden 9,12 y 18 cm. Comprueba si son semejantes.

Problema 2 (3'47") Sinopsis:

Dos ángulos de un triángulo miden 55º y 85º, y dos de los ángulos de otro triángulo miden 55º y 65º. ¿Son semejantes?.

Problema 3 (4'45") Sinopsis:

Cálculo altura inaccesible usando dos triángulos semejantes

Criterios de semejanza de triángulos Descripción:

En esta escena podrás ver los tres criterios de semejanza de triángulos.

Aplicaciones de los criterios de semejanza

Los criterios de semejanza que hemos visto tienen numerosas aplicaciones. Veamos algunas de ellas.

Aplicaciones de los criterios de semejanza Descripción:

Ejercicios de aplicación de los criterios de semejanza de triángulos:

Medición de alturas con sombras.
Medición de alturas con espejos.
¿Cómo pudo medir Tales la altura de una pirámide?

Medición de alturas con espejos Descripción:

En esta escena podrás hallar la altura de una casa utilizando un espejo y una cinta métrica.

Medición de alturas con sombras Descripción:

Cuenta la historia que un sacerdote egipcio le preguntó a Tales de Mileto (s. IV a. C) acerca de la altura de la Pirámide de Keops, cuando ya las pirámides rondaban los 2.000 años de edad, y éste respondió con un método de lo más ingenioso para medir dicha altura..

Aplicaciones de los criterios de semejanza (Ampliación)

Teorema de la bisectriz (8´43") Sinopsis:

El teorema de la bisectriz dice:

"La bisectriz de un ángulo de un triángulo divide al lado opuesto en dos segmentos que son proporcionales a los otros dos lados del triángulo"

$\cfrac{BD}{AB}=\cfrac{DC}{AC}$

Problema (aplicación del teorema de la bisectriz) (5´46") Sinopsis:

Aplicación del teorema de la bisectriz.

Teorema de los puntos medios (7´47") Sinopsis:

Problema:

En un triángulo ABC se traza la mediana CM y desde A se traza el segmento AN que corta a la mediana CM en su punto medio T. Sabiendo que TN = 5 cm, calcula el valor de AT.

Solución:

Véase el video para ver la solución.

El problema anterior requiere la aplicación del teorema de los puntos medios:

Teorema de los puntos medios:

"Si por el punto medio de uno de los lados de un triángulo se traza una recta paralela a un segundo lado, esta recta corta en su punto medio al tercer lado, la longitud del segmento que se determina es igual a la mitad de la longitud del lado al cual es paralela."

Demostración:

Los triángulos ABC y MBN son semejantes por estar en la posición de Tales. Además la razón de semejanza es claramente 2, por lo que lo que se nos pide es bastante inmediato.

Teorema de la mediana relativa a la hipotenusa (8´00") Sinopsis:

Problema:

Halla el valor de "x" en la figura:

Solución:

Véase el video para ver la solución.

El problema anterior requiere la aplicación del teorema de la mediana relativa a la hipotenusa de un triángulo rectángulo:

Teorema de la mediana relativa a la hipotenusa:

"La longitud de la mediana relativa a la hipotenusa de un triángulo rectángulo, es igual a la mitad de la longitud de la hipotenusa."

Demostración:

Por M tracemos una paralela a CA, y sea D su punto de intersección con el cateto BC. Puesto que DM es paralela a CA y CA es perpendicular a BC, entonces DM es también perpendicular a BC. Por el teorema de los puntos medios se tiene que D es punto medio de BC ya que M lo es de AB). Pero entonces DM es mediatriz de BCM. De aquí que BM=CM (pues la mediatriz de un segmento es el lugar geométrico de los puntos que equidistan de los extremos).

Teorema de Tales

Primer teorema de Tales

Dos rectas paralelas, AB y A'B', que cortan a dos rectas secantes, d y d', determinan en éstas segmentos proporcionales:

$\frac {\overline{OA}} {\overline{OB}} = \frac {\overline{AA'}} {\overline{BB'}} = \frac {\overline{OA'}} {\overline{OB'}}$

Demostración:

Demostración (13´21") Sinopsis:

Demostración del primer teorema de Tales.

Ejemplos: Teorema de Tales

Ejemplo 1 (1'39") Sinopsis:

Ejemplo de aplicación del teorema de Tales.

Ejemplo 2 (2'25") Sinopsis:

Ejemplo de aplicación del teorema de Tales.

Ejemplo 3 (1'38") Sinopsis:

Ejemplo de aplicación del teorema de Tales.

Ejemplo 4 (3'02") Sinopsis:

Ejemplo de aplicación del teorema de Tales.

Ejemplo 5 (4'00") Sinopsis:

Ejemplo de aplicación del teorema de Tales.

Teorema de Tales Descripción:

En esta escena podrás comprobar el primer teorema de Tales.

Triángulos en la posición de Tales

Dos triángulos ABC y A'B'C', con sus lados paralelos y encajados con un vértice común, se dice que están en la posición de Tales

Corolario

Dos triángulos son semejantes si y sólo si están en la posición de Tales.

Teorema de Tales. Triángulos en la posición de Tales

Tutorial 1 (7´18") Sinopsis:

Teorema de Tales. Ejemplos.

Tutorial 2 (23´57") Sinopsis:

Tutorial en el que se explica y trabaja el teorema de Tales y se resuelven algunos ejercicios sencillos en los que se aplican dichas propiedades.

00:00 a 04:15: Repaso teórico de semejanza de triángulos.
04:15 a 06:48: Teorema de Tales (I), triángulos semejantes.
06:48 a 16:52: Ejercicios del Teorema de Tales (I).
16:52 a 18:15: Teorema de Tales (II), segmentos semejantes.
21:30 a Fin: Ejercicios del Teorema de Tales (II).

Ejercicio 1 (3'28") Sinopsis:

División de un segmento en partes proporcionales.

Ejercicio 2 (2'43") Sinopsis:

Dibujo y cálculo del 4º proporcional a tres segmentos dados.

Ejercicio 3 (2'51") Sinopsis:

Cálculo y dibujo del 3º proporcional a dos segmentos dados.

Ejercicio 4 (2´29") Sinopsis:

Ejercicio de aplicación del primer teorema de Tales.

Ejercicio 5 (7´19") Sinopsis:

Ejercicio de aplicación del primer teorema de Thales.

Teorema de Tales (otro forma de enunciarlo)

Tutorial (3´23") Sinopsis:

Otra forma equivalente de enunciar el teorema de Tales utilizando la semejanza de triángulos: Dos triángulos encajados (en la posición de Tales) son semejantes y en consecuencia sus lados son proporcionales.

Ejemplo 1 (1´14") Sinopsis:

Ejemplo de aplicación del teorema de Tales.

Ejemplo 2 (3´30") Sinopsis:

Ejemplo de aplicación del teorema de Tales.

Ejemplo 3 (3´24") Sinopsis:

Ejemplo de aplicación del teorema de Tales.

Ejemplo 4 (3´22") Sinopsis:

Ejemplo de aplicación del teorema de Tales.

Ejemplo 5 (2´10") Sinopsis:

Ejemplo de aplicación del teorema de Tales.

Ejemplo 5 (3´07") Sinopsis:

Ejemplo de aplicación del teorema de Tales.

Triángulos en la posición de Thales

Apéndice

Polígonos semejantes

Dos polígonos son semejantes si cumplen que sus ángulos homólogos son iguales y sus lados homólogos son proporcionales.

Propiedades

Si dos polígonos son semejantes y k es la constante de proporcionalidad, entonces:

La razón entre sus perímetros también es k.
La razón entre sus áreas es k².

Polígonos semejantes Descripción:

Observa los dos polígonos de la figura. Se dice que son semejantes porque cumplen las dos condiciones antes mencionadas:

Los ángulos correspondientes son todos iguales.
Los segmentos correspondientes son proporcionales.

En efecto,

1. Los ángulos son iguales ya que los lados correspondientes son paralelos.

2. Para comprobar que los lados son proporcionales usa los segmentos MN y XY que puedes mover libremente. Mide con ellos dos segmentos correspondientes AB y A'B' por ejemplo y calcula la razón de semejanza.

Mueve ahora el punto rojo para comprobar el valor de r.

Polígonos semejantes

Tutorial (7'35") Sinopsis:

Polígonos semejantes. Razón de los perímetros y de las áreas.

Problema (5'25") Sinopsis:

La razón entre dos cuadrados semejantes es 3/4. Calcula cuánto miden los lados del segundo sabiendo que los del primero miden 24 cm. Calcula el área del primero si la del segundo es 1024 cm².

Figuras semejantes. Escalas

De manera intuitiva, dos figuras son semejantes si tienen la misma forma, pero el tamaño es diferente.

Matematicamente, dos figuras son semejantes si cumplen:

Los ángulos correspondientes son iguales (misma forma).
Los segmentos correspondientes son proporcionales.

Se llama razón de semejanza o escala, $r\;\!$ , al cociente entre dos longitudes correspondientes.

Ejemplo

Escala y razón de semejanza significan lo mismo. Sin embargo, el término escala suele utilizarse a la hora de confeccionar planos o mapas.

Así, por ejemplo, decimos que un plano está a escala 1:100 si 1 cm en el plano son 100 cm en la realidad. Es lo mismo que decir que la razón de semejanza entre la figura dibujada y la real es $r=\cfrac{1}{100}$ .