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GEOMETRÍA PLANA

                          INTRODUCCIÓN



          CONCEPTOS PRIMITIVOS DE LA GEOMETRÍA:
                     (PUNTO, LÍNEA Y PLANO)


                              PUNTOS

•   Tendremos conjuntos de puntos que llamaremos; Espacio, línea,
    plano, que caracterizaremos mediante axiomas llamados de
    incidencia.

•   Punto, línea y plano son conceptos primitivos y por lo tanto no se
    definen.

    Tomaremos primero un conjunto que contenga a todos los
    conjuntos, es decir un universo relativo que llamaremos:

                             ESPACIO
•   Lo designaremos por la letra E. Simbolizaremos por letras
    mayúsculas, A, B, C, D,..... a los elementos del espacio que serán
    llamados puntos.
    El segundo ente primitivo lo llamamos:

                                PLANO
• Es un subconjunto del espacio E que simbolizaremos por la letra
    P. Al conjunto de todas los planos lo simbolizaremos con Π
      Π = { P1, P2, P3,.....} = { líneas }
    El tercer concepto primitivo lo llamaremos:

                         LÍNEA RECTA
• Subconjunto del espacio E, lo simbolizaremos con la letra L. Al
    conjunto de todas las líneas lo simbolizaremos con Λ
     Λ = { L1, L2, L3,.....} = { líneas }




                                                              Página 1 de 60
•   Podemos dar una idea, mediante un diagrama de lo que
       aproximadamente son líneas rectas y planos:




                 L
                                     •   Línea recta
             I       I
             A       B                   Una figura geométrica de
                                         una línea recta, se extiende
                                         indefinidamente en ambas
        Línea recta: L                   direcciones.



  Si un punto A ∈ L, podemos decir que A esta en L o que L pasa por
  A.
Definición:
  Dos o más puntos son colineales si están en una misma recta.



Postulado:

  Existen a lo menos dos puntos en una línea.

  Postulado que se puede enunciar:

  1. Por dos puntos cualesquiera dados, sólo puede pasar una línea
     que los contenga.
  2. Por dos puntos dados pasa exactamente una línea.

  Este postulado o axioma caracteriza la línea y se puede enunciar
  formalmente como:

             ∀ A,B en E, A ≠ B ⇒ ∃ : L tal que A,B en L
                                            suu
                                              r
                    que se denota por : L = AB




                                                             Página 2 de 60
Dos subconjuntos importantes de una línea recta:



                                      •   Trazo

          A                               Sea L una línea y A, B
                   B
                                          son dos puntos de L,
          I        I        L
                                          A ≠ B, entonces A y B
                                          determinan lo que se
                                          llama trazo o segmento.
          I        I       AB             Trazo o segmento es la unión
          A        B                      de los dos puntos A y B y el
                                          conjunto de todos los puntos
                                          de L que quedan entre A y B.
          Trazo: AB                       Se denota por AB
                                          La longitud del trazo AB se
                                          denota por el número real
                                          AB.




          I    I       I              •   Rayo
          C    A       B                            uuu
                                                      r
                                          Un rayo, AB , es un
                                uuu
                                  r
               I       I        AB        subconjunto de una recta
                                          que contiene un punto A
               A       B                  dado y todos los puntos
uuur                                      que están en el mismo
AC        I   I
                                          lado de A, como B.
          C   A
                                          El rayo se denota por un
              uuu
                r  uuur                   punto terminal y otros
   Rayo :     AB y AC
                                          puntos que pertenece al
                                          rayo, colocando el punto
                                          terminal primero.




                                                           Página 3 de 60
• Plano

                                        Una figura geométrica de un
                                        plano    que  se    extiende
                                        indefinidamente en todas las
                                        direcciones.
                    P
                                        Como por ejemplo puede ser
              Plano: P                  el piso de un cuarto que
                                        forma parte del plano, pero
                                        no es el plano, sino una
                                        parte muy pequeña de él.

  Si una línea L ⊆ P, diremos que L esta en P
  Si un punto A ∈ P, podemos decir que A esta en P

Definición :
  Puntos coplanares son los que se encuentran en un mismo plano.


                         AXIOMAS O POSTULADOS


  1. Existen a lo menos cuatro puntos no coplanares en el espacio E
  2. Existen a lo menos tres puntos no colineales en un plano.
  3. Dados dos puntos del espacio E, existe una única línea que los
     contiene.
  4. Dado tres puntos no colineales, existe un único plano que los
     contiene.
  5. Dados dos puntos en un plano, la línea que los contiene esta
     completamente contenido en ese plano.
  6. Si dos planos distintos se interceptan, su intersección es una
     línea.




                                                            Página 4 de 60
ÁNGULO


Un ángulo es la unión de dos rayos que no están en la misma recta y tienen
el mismo extremo. Un ángulo esta formado por los puntos que se hallan en
los rayos, y porrningún otro punto.
              uuu    uuur
Si los rayos AB y AC forman un ángulo entonces estos rayos se llaman
lados del ángulo y el punto común A, vértice del ángulo.
El símbolo para el ángulo es ∠ o     .
Un ángulo se puede designar por medio de: la letra del vértice ( A ), una
letra griega colocada entre los dos rayos y cerca del vértice ( α ),tres
letras mayúsculas, colocando la letra del vértice entre las otras dos (
BAC).

Ejemplos de ángulos




                               B
          B                                                                    B
           α
      A
               C                                                           A
                                   A                     C          C




                               Medida de un ángulo

                                                             Los ángulos se miden
                                                             por medio de la cantidad
                               B                             de rotación.
          B                            m(   BAC) = 90O       La notación para la
                   m(   BAC)
                                                             medida de un ángulo
      A                                                      BAC es m( BAC ) .
               C                   A                     C   Veremos tres sistemas
                                                             de medición de ángulos




                                                                          Página 5 de 60
SISTEMAS DE MEDICIÓN DE ÁNGULOS




Sistema sexagesimal

 La unidad es el grado (sexagesimal ) que es el ángulo del centro de
                                                           1
 una circunferencia (   ) que subtiende un arco igual a         de la   .
                                                          360
 Como submúltiplos están los minutos y los segundos
 (sexagesimal).
 Es decir se divide la circunferencia en 360 partes iguales y cada
 una de estas partes constituyen un grado sexagesimal.
 Uno de estos grados se divide en 60 partes iguales (60’) que
 corresponden, cada una de ellas, a un minuto.
 Un minuto se divide nuevamente en 60 partes iguales (60")
 correspondiendo cada una de estas partes a un segundo.

 ( En las calculadoras aparece como Deg)



Sistema circular

 La unidad es el radian, que es el ángulo del centro de una    que
 subtiende un arco de longitud igual al radio de la      . Se usan
 múltiplos y submúltiplos decimales del radian.

                        Long. arco de circunferencia
 Ángulo en radianes =
                         Radio de la circunferencia

 El perímetro de una circunferencia de radio r es de 2 π r entonces
 el ángulo de una circunferencia completa, medido en radianes es
 2 . Como además sabemos que este mismo ángulo, medido en
 grados mide 360º, entonces podemos definir una equivalencia:
                o
              180
 1 radian =       ≈ 57,29º
               π
 En las aplicaciones físicas es mucho mas práctico y directo que
 trabajar con grados.
 ( En las calculadoras aparece como Rad)




                                                                Página 6 de 60
Conversión entre grados y radianes:
 Para cambiar de radianes a grados, multiplique el número de
                           o
                     180
 radianes por
                      π
                                                                  π
 Para cambiar de grados a radianes, multiplique por
                                                                 180o




Sistema centesimal

 La unidad es el grado centesimal, que es el ángulo del centro de
                                                                      1
 una circunferencia y que subtiende un arco igual a                         de la        .
                                                                     400
 Como submúltiplos están los minutos y segundos centesimales :
             ,         ,        ,,
 1 g = 100       ,    1 = 100
 ( En las calculadoras aparece como Grad)




                        Clasificación de los ángulos.
                      Según la medida de sus ángulos.
                           Es un ángulo cuya
                           medida está entre 0o
                           y 90o.
                                                                        B
 Ángulo agudo                                                                   m(   BAC)
                               0 < m( BAC) < 90
                                     o                   o

                                                                 A
                                                                            C

                               Es un ángulo que
                               mide 90o.
                               El símbolo cuadrado           B
                               en el vértice indica
                                                                     m ( BAC) =90O
 Ángulo recto                  que es un ángulo
                               recto.
                                                                 A                   C
                                         m( BAC) = 90o




                                                                            Página 7 de 60
Es un ángulo que
                     mide más de 90o pero
                     menos de 180o

  Ángulo obtuso                                   B
                     90o < m( BAC) < 180o
                                                      A            C


         Un ángulo cóncavo es el que mide menos de 180º
Por lo tanto el ángulo agudo, recto y obtuso son ángulos cóncavos



                     Es el que mide 180o
                     Los lados de un
                     ángulo extendido            I        I        I
 Ángulo extendido    están en la misma           B                 A
                     línea recta, pero no
                     se debe confundir con
                     una línea recta.
                     Es el que mide más
                     de180o y menos de
  Ángulo convexo     360o                             C        A

                                                 B
                     180o < m( ACB) < 360o



                                                 I             I
 Ángulo completo     Es el que mide 360o         B             A




                                                              Página 8 de 60
Tipos de Pares de ángulos
                       Son dos ángulos que
                       tienen      el  mismo
                       vértice y un lado en
                       común.
                       En la figura :vértice                      D
Ángulos Adyacentes     A, ry el lado común es
                       uuu                                              B
                       AB
                                                          A
                                                                        C
                        m ( BAC ) + m ( DAB )
                        = m ( DAC )

                     Dos ángulos son                              B     E
                     opuestos por el vértice
                     si sus lados forman
                     pares de rayos                                     A
Ángulos opuestos por                                              C              D
                     opuestos y sus
     el vértice
                     medidas son iguales.
                       m ( BAC ) = m ( EAD )
                       m ( BAE ) = m ( CAD )

                       Son dos ángulos cuyas        Complementarios adyacentes
                       medidas suman 90o

                                                            β
                                                                    α
                       m ( α ) + m ( β ) = 90   o
     Ángulos                                        Complementarios no adyacentes
  complementarios
                       A cualquiera de los dos
                       ángulos
                       complementarios se le                    β

                       denomina como el                                 α
                       complemento del otro.
                       Son dos ángulos cuyas
                        medidas suman 180o

                       m ( α ) + m ( β ) = 180o
      Ángulos
                                                              β         α
   suplementarios      A cualquiera de los dos
                       ángulos
                       suplementarios se le
                       denomina como el
                       suplemento del otro.




                                                                        Página 9 de 60
Es un par de ángulos
                      con un lado común tal
                      que la unión de los
                      otros dos lados es una
Par lineal de ángulos recta .
                      Postulado: Si dos                                  β       α
                      ángulos forman un par
                      lineal son
                      suplementarios.
                          m ( α ) + m ( β ) = 180o




           Líneas Perpendiculares, paralelas y transversal


  uuu
    r   uuur
Si AB y AC forman un ángulo recto,
                    suu
                      r   suur                                       C
entonces las líneas AB y AC se dice
que son suu
         perpendiculares y se
          r suu r
                                                                     A       B

escribe AB ⊥ AC




Dos rectas son paralelas si están en                     A       B
el r suu plano y no se intersecan
suumismo
       r
AB CD                                                C           D




                                                                     E
Una transversal a dos o más líneas
es aquella que las corta.                                A       B

              suu
                r
En suu figura EF es una transversal
    lar suu r
                                                     C           D
                                                             F
de AB y CD




                                                                             Página 10 de 60
Rectas cortadas por una secante.
                       Ángulos que se forman.



                                                          E       B
                                                  2       1
                          A                   3       4



                                  6       5
                      C       7       8                       D
                              F




Ángulos internos                              Son los ángulos         3, 4,   5,    6




Ángulos externos                              Son los ángulos 1, 2,           7,    8


                          Los ángulos alternos interiores son dos ángulos
                          interiores con diferentes vértices en lados opuestos
                          de la transversal
                          Los ángulos alternos exteriores son dos ángulos
Ángulos alternos          interiores con diferentes vértices en lados opuestos
                          de la transversal
                          Alternos internos: 4 y 6 , 3 y 5
                          Alternos internos: 1 y 7 , 2 y 8
                          Los ángulos correspondientes están en el
                          mismo lado de la transversal. Uno de los
Ángulos                   ángulos es un ángulo exterior, el otro es un
correspondientes          ángulo interior.
                                           3 y 7, 1y 5,
                                           4 y 8, 2 y 6
                          Son dos ángulos internos, o dos externos, situados en
                          un mismo semiplano respecto a la secante.
Ángulos conjugados        Conjugados internos: 3 y 6 , 4 y 5
                          Conjugados internos: 1 y 8 , 2 y 7




                                                                                   Página 11 de 60
Rectas paralelas cortadas por una secante.
                    Ángulos que se forman.



                                                         E
                                                 2       1
                         A                   3       4           B



                                 6       5
                     C       7       8                       D
                             F




                         Los ángulos alternos entre paralelas son iguales
Ángulos alternos         alternos internos: m 4 = m 6 , m 3 = m 5
                         alternos externos: m 1 = m 7 , m 2 = m 8


                         Los ángulos correspondientes entre paralelas
Ángulos                  son iguales.
correspondientes                    m 3 = m 7 ,m 1 =m 5 ,
                                    m 4 = m 8 ,m 2 =m 6
                         Los ángulos conjugados entre paralelas son
                         suplementarios.
                         Conjugados internos: m 3 + m 6 = 180o ,
Ángulos conjugados                            m 4 + m 5 = 180o
                         Conjugados internos: m 1 + m 8 = 180o
                                              m 2 + m 7 = 180o




                                                                     Página 12 de 60
POLÍGONOS



Se denomina poligonal a una línea
quebrada.
Una poligonal puede ser:




 1. Convexa toda la poligonal
    pertenece al mismo semi
    plano




 2. Cóncava no toda la poligonal
    pertenece al mismo semi
    plano




Se denomina polígono a la porción
del plano limitado por una línea
poligonal.                           P




                                         Página 13 de 60
CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍGONOS
             POR LA MANERA QUE ESTAN FORMADOS
  Polígonos convexos: están
  formados por una poligonal
  convexa cerrada.
  Todos los ángulos interiores
  miden menos de 180o

  Polígonos cóncavos: están
  formados por una poligonal
  cóncava cerrada.
  Tienen por lo menos un ángulo
  interior mayor que 180o



  Polígonos irregulares: son los
  que tienen sus lados y sus
  ángulos interiores desiguales.



  Polígonos regulares: son los
  que tienen sus lados y sus
  ángulos interiores iguales.




  Polígonos inscrito en una
  circunferencia es el que tiene
  todos sus vértices sobre ella.




  Polígonos circunscrito en una
  circunferencia es el que tiene
  todos sus lados tangente a la
  circunferencia.


En todo polígono regular se puede inscribir o circunscribir una
circunferencia.




                                                              Página 14 de 60
CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍGONOS SEGÚN EL NÚMERO DE LADOS
 NÚMERO DE                              EJEMPLO DE
   LADOS
                       NOMBRE
                                          FIGURA



     3             •   Triángulo




     4             •   Cuadrilátero




     5             •   Pentágono




                   •   Hexágono o
     6
                       Exágono




                   •   Heptágono o
     7
                       Eptágono




     8             •   Octágono




                                              Página 15 de 60
Complete la tabla con las figuras que faltan y concluya




                        •   Nonágono o
               9
                            Eneágono




           10           •   Decágono




           11           •   Endecágono




           12           •   Dodecágono




           15           •   Pentadecágono




           20           •   Icoságono




           n            •   ------------?




                                                          Página 16 de 60
ÁNGULOS DE UN POLÍGONO REGULAR DE N LADOS


Ángulo central: es el ángulo que
se forma al dibujar dos radios                       α
hacia dos vértices sucesivos.
           360o
m( α ) =
            n



Ángulo interno
          (n − 2 )180o
                                                α

m(   α) =
                  n



Ángulo externo
           360o
m( α ) =
            n                                             α




                      PARA CUALQUIER POLÍGONO

Número de diagonales               Suma de ángulos internos

El número de diagonales de         La suma de los ángulos internos
cualquier polígono está dado       está dado por:
por:
             n(n − 3 )                      (n − 2)180o
                2




                                                              Página 17 de 60
TRIÁNGULOS


                                                             C
•   Triángulo sean A, B y C                                  γ
    tres puntos no colineales
    entonces la unión de los
                                                b                              a
    segmentos AB, BC y AC se
    denomina triángulo y se
                                                α                                  β
    denota por ∆ ABC.
                                            A                    c                     B


                     Elementos del triángulo


    -   Vértices: Son los puntos A, B y C.
    -   Lados : Son los segmentos AB, BC y AC
    -   Ángulos: α, β y γ




             Elementos Secundarios del Triángulo



    •   Altura de un triángulo : es                                  C
        un trazo perpendicular desde
        un vértice del triángulo a la                                hc
        línea que contiene al lado                  b                              a
        opuesto.                                             O •
        En un triángulo hay tres
        alturas ha , hb y hc.                           ha                hb
        El punto O donde concurren
        las tres alturas se denomina    A                    c                             B
        Ortocentro.




                                                                               Página 18 de 60
•   Transversal de gravedad
    de un triángulo : es un trazo
    cuyos extremos son en un                                        C
    vértice del triángulo y el punto
    medio del lado opuesto.
    Las transversales las                                      tc
    designaremos t a , t b y t c.
                                                      T
    El punto T donde concurren                        •
    las tres transversales se
                                            ta                 tb
    denomina Centro de
    Gravedad del triángulo.             A                                   B

•   Bisectriz : es un trazo que
    dividen cada ángulo interno                                         C
    por la mitad.
    Las bisectrices las
                                                                     bc
    designaremos b a , b b y b c.
    El punto I donde concurren
    las tres bisectrices se                                I
    denomina Incentro y es el
    centro de una circunferencia                                    bb
                                                 ba
    inscrita.
                                        A                                            B

•   Mediatriz de un trazo , es la
    línea perpendicular al trazo en
    su punto medio. En todo
    triangulo podemos trazar tres      sb
                                                                                sa
    simetrales o mediatrices, que                     B
    se intercepta en un solo punto
    (B), se denomina
    circuncentro

                                                      sc




                                                                    Página 19 de 60
•   Medianas: un triángulo tiene
    tres medianas, que son los
    segmentos que se obtienen al
    unir los puntos medios de dos
    lados de un triángulo.
    Cada mediana de un triángulo
    es paralela al lado opuesto de
    ella.




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TRIGONOMETRIA


Introducción
En trigonometría plana se estudian propiedades y algunas aplicaciones de un
cierto tipo de funciones de                                    en   llamadas las Funciones Trigonométricas,
que son fundamentales en el desarrollo de las matemáticas.
Las funciones trigonométricas de un ángulo agudo están basadas en el
Teorema de Thales aplicado a la figura.


                                                                                     ,,
                                                                                 B
                                                                         ,
                                                                     B
                                                                B

                                                        α
                                               A                             ,            ,,
                                                                C        C            C



Que establece:
          ,        ,        ,,         ,,                                                           ,                      ,,
 BC       BC               B C                                                   AB            AB               AB
      =        ,
                       =              ,,
                                            = − − − −− = k1                               =    ,    ,
                                                                                                            =    ,,         ,,
                                                                                                                                 = − − − − − = k4
AB        AB               AB                                                    BC            BC               B C

               ,                 ,,                                                                 ,                 ,,
 AC       AC               AC                                                    AB            AB               AB
      =        ,
                       =         ,
                                           = − − − − − = k2                               =         ,
                                                                                                            =         ,,
                                                                                                                                = − − − − − = k5
AB        AB               AB                                                    AC            AC               AC

          ,        ,        ,,         ,,                                                           ,                      ,,
 BC       BC               B C                                                   AC            AC               AC
      =            ,
                       =              ,,
                                            = − − − − − = k3                              =    ,        ,
                                                                                                            =    ,,         ,,
                                                                                                                                 = − − − − − = k6
AC        AC               AC                                                    BC            BC               B C



Obteniéndose de este modo seis razones distintas: k1,k2,.......k6.
Los valores de estas razones varían solo si varia el.
Son funciones del                              α llamadas “Las Funciones Trigonométricas del                                               α “.
Para encontrar los seis valores de las razones para un mismo                                                                       α es necesario
considerar únicamente uno de los triángulos rectángulos de la figura anterior.



                                                                                                                                   Página 21 de 60
Las seis funciones trigonométricas.


Definición 1:     En el ∆ ABC de la figura:

                                                     B



                                  α
                         A                          C



Se definen:
                                                   longitud cateto opuesto a α      BC
La Función Seno del      α:             sen α =                                =
                                                    longitud de la hipotenusa       AB

                                                  longitud cateto adyacente a α   AC
La Función Coseno del        α:         cos α =                                 =
                                                    longitud de la hipotenusa     AB

                                                   longitud cateto opuesto a α      BC
La Función Tangente del        α:       tan α =                                 =
                                                    longitud cateto adyacente α     AC

                                                   longitud cateto adyacente a α   AC
La Función cotangente del          α : cot α =                                   =
                                                     longitud cateo opuesto a α    BC

                                                     longitud de la hipotenusa      AB
La Función Secante del        α:         sec α =                                  =
                                                    longitud cateto adyacente a α   AC

                                                   longitud de la hipotenusa      AB
La Función Cosecante del           α:    csc α =                                =
                                                    longitud cateto opuesto a α   BC


Las funciones trigonométricas de un           α son cuocientes (razones) de trazos:
números reales asociados al           α . Cuando α cambia, cambian todos los
valores de esas razones.
Dado que un cateto es siempre menor que la hipotenusa resulta:
sen α <1      cos α <1

sec α >1      csc α >1

La tg α y la cot α pueden tomar cualquier valor positivo ( α es agudo)




                                                                            Página 22 de 60
Observaciones:
Con una regla y un transportador es posible calcular, haciendo un dibujo,
aproximadamente las funciones trigonométricas de un ángulo agudo.
Para los ángulos de 30o, 45o y 60o las funciones trigonométricas de esos
ángulos pueden ser estudiadas geométricamente dadas las características
geométricas de los ∆ en que aparecen.


                                                    D                   C
                            C
                            O
                       30                                   2
                   2
                                3                                           1
               O
              60

          A        1                    B
                                                    A                   B
                                                            1




    α         sen α             cos α       tan α   cot α       sec α       csc α

              1                  3          1
   30O
              2                 2               3

               1                1
   45O                                      1
                   2                2

                3               1
   60O                                          3
               2                2



   Complete la tabla.




                                                                        Página 23 de 60
Relaciones entre las funciones trigonométricas.
1.- De las definiciones dadas se desprende que para un mismo                α


             1                 1                 1              sen α             cos α
  cot α =          sec α =           csc α =           tg α =           cot α =
            tg α             cos α             sen α            cos α             sen α


  sen2α + cos2α = 1          tg2α + 1 = sec2 α           cot2α + 1 = csc 2α


Observación: para anotar las potencias de las funciones trigonométricas, se
usa la notación senn α          en lugar de (sen α )n. Lo mismo ocurre para las 5
restantes funciones.


2.- En las parejas:
    sen α , cos α
    tg α    , cot α
    sec α , csc α
   cada una de ellas se llama la cofunción de la otra y de la figura

                                                 B
                                               β = 90o - α


                                α
                         A                      C


Se obtiene la función de un ángulo es igual a la cofunción de su complemento.
   sen α = cos (90o - α )
   cos α = sen (90o - α )
   tan α = cot (90o - α )
   cot α = tg      (90o - α )
   sec α = csc (90o - α )
   csc α = sec (90o - α )




                                                                           Página 24 de 60
Identidades trigonométricas
Son igualdades que contienen diversas combinaciones de funciones trigonométricas y
que mediante reemplazos adecuados se llega a hacer ver que ambos miembros son
idénticos.
                                        sec α   tg α
Ejemplo 1: Demostrar la identidad             −      =1
                                        cos α cot α
Cambiando todas las funciones a expresiones que solo contienen senos y
cosenos obtenemos:
  1     sen α
cos α   cos α     1      sen2 α   1− sen2 α   1− sen2 α
      −       =        −        =           =           =1
cos α   cos α   cos2 α   cos2 α    cos2 α      cos2 α
        sen α
                                        tg α + cos α
Ejemplo 2: Demostrar la identidad                    = sec α + cot α
                                            sen α
Solución:
                 sen α
 tg α    cos α   cos α    cos α   1
       +       =        +       =     + cot α = sec α + cot α
 sen α   sen α    sen α   sen α cos α


Las funciones trigonométricas inversas.


Definición: La función inversa de sen α = a      es α = arc sen (a)
             α es el arco seno de a
De manera análoga:
(cos α = a) ⇔ ( α =arccos a)
(tan α = a) ⇔ ( α =arctan a)
(cot α = a) ⇔ ( α =arccot a)
(sec α = a) ⇔ ( α =arcsec a)
(csc α = a) ⇔ ( α =arccsc a)
También, en lugar de α = arc sen a se anota α = sen-1 a y del mismo
modo para las restantes funciones.




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Generalización de las funciones trigonométricas
Se trata de generalizar las funciones trigonométricas      de modo que sean
aplicables a ángulos de cualquier magnitud.
Para ello se necesita previamente, generalizar el concepto de ángulo.
Si en el ángulo AOB se mantiene fijo el lado OB y se hace girar OA en torno
de O, de acuerdo a los desplazamientos de OA obtendremos ángulos agudos,
rectos, obtusos,...

                                                  A


                               O          α   B


Pero este concepto de ángulo se generaliza de acuerdo a las siguientes
convenciones:
Todos los ángulos se medirán a partir del lado fijo OB.
Giro positivo de OA. Giro contrario al movimiento de los punteros de un reloj.
Da origen a ángulos Positivos.
Giro negativo de OA giro siguiendo el movimiento de los punteros de un reloj.
Da origen a ángulos negativos.


                               O          α       B

                                   α< 0       A


Se permite que OA gire mas de una o más vueltas completas en uno u otro

sentido, que generara ángulos de la forma : α = k ⋅ 360o ± β   con k ∈   . Cada

valor de k representa entonces una vuelta completa en uno u otro sentido de
acuerdo a su signo.
De lo dicho se desprende que existen ángulos de cualquier magnitud:
positivos, negativos y cero.




                                                                 Página 26 de 60
GENERALIZACION DE LAS FUNCIONES TRIGONOMETRICAS


La   circunferencia      trigonométrica           permite          generalizar   las   funciones
trigonométricas      a   ángulos    de    cualquier            magnitud    manteniéndose     las
definiciones dadas para las funciones de ángulos agudos y las relaciones que
ligan esas funciones.
Para ello, se considera en el plano cartesiano una                     de radio r = 1 centrada
en el origen: la circunferencia trigonométrica.


                                              y


                                              1
                                                           P
                                                       •

                                                  α
                                                                       x
                                   -1     O                    1



                                                  -1



Si el punto P se mueve sobre la          , el radio OP forma un ángulo α con el semi
eje positivo OX.
OX : lado fijo del       α
OX : lado fijo del       α
Los ángulos determinados por los ejes coordenados 0o, 90o, 180o, 270o, 360o
se llaman ángulos limites.




                                                                                 Página 27 de 60
I) FUNCION SENO
  La función seno del   α se define como la ordenada del punto P:
  sen α = QP

                                     y


                                     1
                                              P
                                              •

                                         α
                                                      x
                        -1       O            Q   1



                                         -1



  El valor de la función sen α corresponde numéricamente a la longitud de
  QP donde quiera que se encuentre P (sobre la            trigonométrica).

  1. Es una función acotada ∀ α : -1 ≤ sen α ≤ 1             o   sen α ≤ 1

  2. Valores de los ángulos limites.
     sen 0o    = 1
     sen 90o   = 0
     sen 180o = -1
     sen 270o =   0
     sen 360o =   1
  3. Los signos de la ordenada de P dan los signos de la función sen α de
     acuerdo al cuadrante en que queda P.


                             +           +


                             -            -




                                                                        Página 28 de 60
4. Es una función periódica (sus valores se van repitiendo). Cada vez

   que se completa una o más vueltas en uno u otro sentido: periodo 360o
   o 2 π rad.

   sen ( α + k 360o ) = sen α    o    sen ( α + k 360o ) = sen α

   k∈   , k representa una vuelta completa.


5. Consideraciones geometricas llevan a: sen (- α ) = - sen α propiedad
   que se expresa diciendo que la función sen α es una función impar.


6. Su representación gráfica es:




                                                            Página 29 de 60
II)LA FUNCION COSENO
  La función coseno del   α se define como la abscisa del punto P:
  cos α = OQ

                                     y


                                             P


                                         α
                                                   x
                                 O           Q




  El valor de la función cos α corresponde numéricamente a la longitud de
  OQ donde quiera que se encuentre P (sobre la     trigonometrica).

  1. Es una función acotada ∀ α : -1 ≤ cos α ≤ 1       o   cos α ≤ 1


  2. Valores de los ángulos limites.
     cos 0o     = 1
     cos 90o    = 0
     cos 180o   = -1
     cos 270o   = 0
     cos 360o   = 1
  3. Los signos de la abscisa de P dan los signos de la función cos α de
     acuerdo al cuadrante en que queda P.


                            -    +


                            -    +




                                                                 Página 30 de 60
4. Es una función periódica (sus valores se van repitiendo). Cada vez

   que se completa una o más vueltas en uno u otro sentido: periodo 360o
   o 2 π rad.

   cos ( α + k 360o ) = cos α   o      cos ( α + k 360o ) = cos α   k∈

   k representa una vuelta completa.


5. Consideraciones geométricas llevan a: cos (- α ) = cos α propiedad que
   se expresa diciendo que la función cos α es una función par.


6. Su representación gráfica es:




                                                             Página 31 de 60
III) LA FUNCION TANGENTE
   Para definir la función tg α es necesario trazar una tangente a la
   trigonometrica en el punto (1,0) y prolongar OP en uno u otro sentido
   hasta que la corte en M.
   La tangente del    α se define como la ordenada del punto M.
   tg α = QM


                                  y
                                              M
                                          P


                                      α           x
                                  O           Q




   El valor de la función tg α corresponde numéricamente a la longitud de
   MP.
   1. No es una función acotada tg α puede tomar cualquier valor en
   2. Valores de los ángulos limites.
      tan 0o    = 0
      tan 90o   = ∃
                  /
      tan 180o = 0
      tan 270o = ∃
                 /
      tan 360o = 0


   3. Los signos de la tan α de acuerdo al cuadrante


                              -       +


                              +       -




                                                             Página 32 de 60
4. Función periódica periodo 180o o π rad.

   tan ( α + k 180o ) = tan α   o       tan ( α + k π ) = tan α   k∈


5. Función impar tan (- α ) = - tan α


6. Su representación gráfica es:




                                                             Página 33 de 60
Funciones de ángulos compuestos.
Teorema: ∀ α

         sen( α + β ) = sen α cos β + sen β cos α

         sen( α − β ) = sen α cos β - sen β cos α

         cos( α + β ) = cos α cos β - sen α sen β

         cos( α − β ) = cos α cos β +sen α sen β

                           tg α + tg β
         tg ( α + β ) =
                           1 − tg α tg β
                           tg α − tg β
         tg ( α − β ) =
                           1 + tg α tg β
                           cot α cot β − 1
         cot ( α + β ) =
                            cot β + cot α
                           cot α cot β + 1
         cot ( α − β ) =
                            cot β − cot α


Funciones de múltiplos y submúltiplos de un ángulo
Teorema: ∀ α :

         sen 2 α = 2 sen α cos α
         cos 2 α = cos2 α - sen2 α
                 = 2cos2 α - 1
                 = 1 – 2 sen2 α


                     2 tg α
         tg 2 α =
                    1 − tg2 α


         sen 3 α = 3 sen α - 4 sen 3 α
         cos 3 α = 4 cos3 α - 3 cos α




                                                     Página 34 de 60
Teorema:
                             α     α
           sen α = 2 sen       cos
                             2     2
                          α        α
           cos α = cos2     - sen2
                          2        2
                             α
                  = 2 cos2     -1
                             2
                                 α
                  = 1 – 2 sen2
                                 2
Teorema:

                          1 − cos 2α
           sen α = ±
                               2

                          1 + cos 2α
           cos α = ±
                               2

                          1 − cos 2α
           tg   α =±
                          1 + cos 2α


Suma de funciones homónimas


Teorema: ∀ α, β

                                     α +β     α −β
           sen α + sen β = 2 sen          cos
                                       2        2
                                     α +β     α −β
           sen α − sen β = 2 cos          sen
                                       2        2
                                     α +β     α −β
           cos α + cos β = 2 cos          cos
                                       2        2
                                     α +β     α −β
           cos α − cos β = − 2 sen        sen
                                       2        2




                                                     Página 35 de 60
Ecuaciones trigonometricas
Son ecuaciones (o sistemas de ecuaciones) donde la variable o incógnita figura
en el argumento de las funciones trigonometricas. Resolverla es encontrar los
conjuntos de ángulos que la satisfacen.
Conviene representar aproximadamente la situación en la circunferencia
trigonometrica para encontrar esos conjuntos.



                                                                          y
Ejemplo 1:
                       1
Resolver     sen x =
                       2                                              o                  o
                                                                150                     30
                                     o
R) Solución principal      x = 30 .
                                                                                             x
                       x = 30o + k 360o
                      
La solución general : 
                               o        o
                       x = 150 + k 360
                      



                                                                              y
Ejemplo 2:
Resolver     tan x = 2


R) Solución principal 63o                                                         63o
                                                                                                 x
La solución general : x = 63     o
                                     + k 180     o
                                                     (k ∈   )




Ejemplo 3:
Resolver : sen ( 2 x ) tg ( x )          =   1
R)
2 sen ( x ) cos ( x ) tg ( x )       =   1
                                     1
sen ( x ) cos ( x ) tg ( x )     =
                                     2
                 1
sen2 ( x )   =
                 2




                                                                                  Página 36 de 60
1
sen ( x )        =     ±
                                   2


arcsen       (   0,5   )       =       45º

x1   =       45º + 360º k                            (k∈       )
x2   =       135º + 360º k                           (k∈   )

                          1       
arcsen  –                             =    – 45º
                          2       
                                  
x3   =       225º + 360º k                        (k∈      )
x4   =       315º + 360º k                        (k∈      )


Solución general: x                     =    45º + 90º k ( k ∈             )


RESOLUCION DE TRIÁNGULOS                                                               C
Teorema de los senos
                                                                                   γ
  a     b     c
     =     =      = 2r
sen α sen β sen γ
                                                                       α                       β
                                                           A                                       B
                                                                                   r



Teorema del coseno (Teorema general de Pitágoras)

                                                                               C
En todo triangulo
a2 = b2 + c2 – 2bc cos α
                                                                               γ
                                                                   b                       a
b = a + c – 2ac cos β
 2       2       2


c2= a2 + b2 – 2ab cos γ                                                α               β
                                                                   A                           B
                                                                           c




                                                                                                       Página 37 de 60
INTRODUCCION A LA GEOMETRIA ANALITICA PLANA


1-. INTRODUCCION.
  La Geometría Analítica tiene por objeto el estudio de las relaciones que
  existen entre las curvas y las ecuaciones que las representan, estableciendo
  las correspondencias que existen entre las propiedades geométricas de esas
  curvas y las características de sus ecuaciones.


2-. GENERALIDADES.
  Las representaciones gráficas, características de las curvas, relaciones entre
  puntos, puntos y curvas, rectas y puntos,......se estudiarán en el Plano
  Cartesiano,   cuyos     Ejes   Coordenados     serán    perpendiculares:     Sistema
  Ortogonal.
  Este    sistema   Cartesiano    Ortogonal,     esta    formado   por   dos    rectas
  perpendiculares que se cortan. El punto en que se cortan : Origen . La recta
  horizontal es la recta numérica orientada de izquierda a derecha. La recta
  vertical es la recta numérica orientada de abajo hacia arriba. Ambas rectas
  se cortan en el punto correspondiente al 0. Se pueden usar escalas
  diferentes para ambos ejes.
  El eje horizontal: Eje de las Abscisas, Eje de las x o Eje OX.
  El eje vertical: Eje de las Ordenadas, Eje de las y o Eje OY.
  Un     punto queda caracterizado o determinado por sus coordenadas. Si A
  (xA,yA), la   abscisa de A es xA y su ordenada             es yA, existiendo una
  correspondencia biunívoca entre par ordenado de números reales y punto
  del plano cartesiano.
                                             y


                                        yA          •A

                                                              x
                                                    xA




                                                                     Página 38 de 60
Los ejes OX      y   OY   dividen al plano en 4 regiones llamadas cuadrantes
   numerados como se indica en la figura.

                                   y


                             II        I

                                              x
                                   O
                             III       IV




REPRESENTACION GRAFICA EN GENERAL
Utilizaremos el plano cartesiano para representar: puntos, relaciones y
funciones. Estas últimas las denotaremos y = f (x) o f (x,y) = 0.
Un punto P (xp, yp) pertenece o está sobre la curva de ecuación y = f (x) si y
sólo si las coordenadas del punto P satisfacen ( o verifican ) la ecuación
y = f (x)


Ej.- El punto P (0,1) pertenece a la curva y = x2 + 1 ya que 1 = 02 + 1. En
cambio el punto (1,1) no está sobre la curva.


Para representarlas en forma aproximada, seguiremos las normas:
1. Determinar el dominio (Regla del Máximo Dominio ) y el recorrido cuando
  sea posible.
2. Determinar los puntos en que la curva corta a los ejes coordenados:


   Con      x = 0 : las ordenadas de los puntos en
   que la curva y = f (x) corta al eje OY.




                                                                    Página 39 de 60
Con y = 0 : las abscisas de los puntos en que
   la curva y = f (x) corta al eje OX.




3. Determinar si la curva tiene simetrías respecto de los ejes coordenados o
  del origen :
   1) La curva y = f (x) tiene Simetría Axial
      respecto del eje:


      a) OY, si y sólo si al cambiar en la ecuación
         de la curva x por - x, ésta ecuación no
         cambia


      b) OX, si y sólo si al cambiar en la ecuación
         de la curva y por -y, ésta ecuación no
         cambia




   2) La curva    y = f (x) tiene Simetría Central
      respecto del origen O, si al cambiar x por
      -x , e y por -y en la ecuación, ésta no
      cambia.




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4. De acuerdo al dominio y simetrías       ( si las hay) construir una tabla de
  valores (conjunto de pares ordenados pertenecientes a la relación) para
  comenzar a bosquejar la curva. De acuerdo a ésta tabla se escogen          las
  escalas para los ejes coordenados.
5. Se representan gráficamente los puntos, agregando nuevas parejas a la
  tabla de valores si es necesario. Se unen los puntos encontrados
  (interpolan) con una curva "suave".


Intersección de dos curvas:


Los puntos de intersección de dos curvas de ecuaciones y = f (x) , y = g (x) se
encuentran resolviendo el sistema formado por sus ecuaciones.

 y = f(x)

 y = g( x )

Cada solución del sistema da las coordenadas de cada punto de intersección.
Si el sistema no tiene solución : las curvas no se cortan.


3-. RELACIONES ENTRE PUNTOS


Distancia entre dos puntos
Las distancias en geometría analítica se consideran siempre mayores o iguales
a 0, pero nunca negativas.




                                                                 Página 41 de 60
Teorema.- La distancia entre los puntos A(xA,yA), B(xB,yB) es:


                                                           y
       ( x A − xB )       + ( y A − yB )
                      2                    2
 d=

                                                                                  B
                                                   yB
                                                                              d
                                                                     A
                                                   yA



                                                                                           x
                                                       O                 xA       xB




Si el segmento que une los puntos es paralelo (o coincidente)
con uno de los ejes coordenados, su distancia puede calcularse como:
d = Abscisa Mayor               - Abscisa Menor,           si es paralelo a OX.
d = Ordenada Mayor - Ordenada Menor , si es paralelo a OY.


Punto de división
Punto de división : es el que divide a un segmento en una relación dada.
Sea P(x,y) un tercer punto que divida al segmento en la relación

                                                   y
      P1 P
           =r
      P P2                                                                        P2
                                               y2
                                                                              P
                                               y
                                                               P1
                                               y1

                                                                                           x
                                               O                x1            x       x2




                                                                                           Página 42 de 60
Como P1P y PP2 son del mismo sentido la relación es positiva.
En caso contrario la relación es negativa.
Teniendo en cuenta los triángulos semejantes

     x − x1                                        y − y1
r=                                            r=
     x2 − x                                        y2 − y
despejando x                                  despejando y
r ⋅ ( x 2 − x ) = x − x1                      r ⋅ ( y 2 − y ) = y − y1
r ⋅ x 2 − r ⋅ x = x − x1                      r ⋅ y 2 − r ⋅ y = y − y1
r ⋅ x 2 + x1 = r ⋅ x + x                      r ⋅ y 2 + y1 = r ⋅ y + y
r ⋅ x 2 + x1 = x ⋅ ( r + 1)                   r ⋅ y 2 + y1 = y ⋅ ( r + 1)

     x1 + r ⋅ x 2                                  y1 + r ⋅ y 2
x=                                            y=
       1+ r                                          1+ r

Si P(x,y) es el punto medio del segmento P1 P2, r = 1, entonces :
son las coordenadas del punto medio

     x1 + x 2                      y1 + y 2
x=                            y=
        2                             2

Area de un triángulo.


Las áreas en geometria analitica son siempre mayores o iguales a 0.
Teorema.- El área de triángulo de vértices P1(x1,y1), P2(x2,y2), P3(x3,y3) es
igual al valor absoluto de:

           x1       y1     1
       1
         ⋅ x2       y2     1
       2
           x3       y3     1


observaciones -.
Para calcular él área de un polígono, se descompone en triángulos parciales




                                                                            Página 43 de 60
Tres puntos están alineados o en línea recta ( colineales sí el triángulo que


          x1   y1   1
          x2   y2   1 =0
          x3   y3   1


ellos forman tiene área 0, sus coordenadas deben cumplir:




4-. LA LÍNEA RECTA.


a) Ecuación General de una Línea Recta.


   Teorema-. Toda ecuación de las formas:

   a x + b y + c = 0 ; a,b ∈      − {0}
   x= k        o    {( x,y ) / x = k ∀ y}
   y= k        o    {( x,y ) / y = k ∀ x}
                                                    2
   Tiene por representación grafica en                  a una línea recta, y reciprocamente.
   En el primer caso: la ecuación representa a una recta oblícua respecto de
   los ejes coordenados.
   En el segundo caso : una recta paralela al eje OY.
   En el tercer caso :        una recta paralela al eje OX.

          y                                     y                             y




                         x                                  x                                 x
      O                                     O                             O




                                                                                  Página 44 de 60
b) Ecuación Principal de una Línea Recta.
   Se obtiene al despejar la variable y en la ecuación ax + by + c = 0.
   La ecuación que se obtiene es de la forma y = mx + n , con m, n ∈        .
   Teorema.-     En    y = mx + n:
   m = tg ∝ , donde ∝ es el ángulo que forma la recta con el eje OX       medido
   desde OX.
   n : Ordenada del punto en que la recta corta al eje OY.
   m : Coeficiente angular, Pendiente o Inclinación de la recta.
   n : Coeficiente de posición.


Rectas Paralelas y Perpendiculares.


Teorema .- 1) Dos o más rectas son paralelas si solo si sus pendientes son
                  iguales
              2) La recta y = m 1 x + n1 es perpendicular a la recta
                  y = m 2 x + n2, si sólo si:


c) Ecuación de una recta que pasa por dos puntos


Teorema.- La ecuación de la recta que pasa por P1(x1,y1) y P2(x2,y2) es:

                            y − y1    x − x1
                                    =
                            y1 − y 2 x1 − x 2


           siempre que la recta P1P2 no sea paralela a uno de los ejes
           coordenados.


Observación .- La pendiente de la recta que pasa por P1(x1,y1), P2(x2,y2) es:

                      y1 − y 2
                m=
                      x1 − x 2




                                                                   Página 45 de 60
d) Ecuación de la recta que pasa por un punto y tiene dirección m.
   Teorema.- La ecuación de la recta que pasa por P1(x1,y1) y tiene dirección
   m es:    y - y 1= m ( x- x1)




5-. LA CIRCUNFERENCIA.


Una circunferencia, analíticamente, es una ecuación de segundo grado con dos
variables. Pero,   no    toda ecuación de este tipo representa siempre una
circunferencia; solo en determinadas condiciones es cierto.
Una circunferencia queda determinada si se conocen su centro y radio.


La ecuación de la circunferencia de centro (h,k) y radio r es:


( x - h )2 + ( y - k )2 = r2




Si el centro es el origen de coordenadas, la ecuación toma la forma:


    x2 + y2 = r2




Toda circunferencia se puede expresar por medio de una ecuación del tipo:


                           x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0




                                                                 Página 46 de 60
Donde el centro es el punto:

                                D E
                               − 2 , − 2 
                                         



El radio r es :
                               1
                          r=     D2 + E2 − 4F
                               2




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SECCIONES CONICAS

INTRODUCCION.
                                                            ,
Dada una recta L fija en el espacio y una recta L
                                                        ,
que la corta en un punto P. Si se hace girar L en el             L               ,

                                                   ,                            L
espacio manteniendo P y el ángulo α que L forma
           ,
con L, L genera una superficie llamada un Cono
Completo       de   Revolución   (   dos   conos       huecos    α
                                                                     P
unidos).
L : Eje del cono
 ,
L : Generatriz del cono.
P : Vértice cúspide del cono.


Definición: se llaman secciones cónicas, a las curvas que se obtienen al
interceptar (seccionar) un Cono Completo de Revolución con un plano.


Desde el punto de vista geométrico, hay tres maneras esencialmente
diferentes de seccionar el cono, lo que da origen a tres tipos o tres familias de
las secciones cónicas:
     1) La Familia Elipse : Las elipses se obtienen cuando el plano al cortar el
        cono corta a todas las generatrices, la que origina curvas cerradas
        ubicadas cada una de ellas a un lado del vértice del cono. La
        circunferencia es un caso especial de la elipse: cuando el plano es
        perpendicular al eje del cono.
     2) La Familia Parábola: las parábolas se obtienen al cortar el cono con
        un plano paralelo a una generatriz. Se originan curvas abiertas ubicadas
        cada una de ellas a un solo lado del vértice del cono.
     3) La Familia Hipérbola: las hipérbolas se obtienen al cortar el cono con
        un plano paralelo al eje del cono. Son curvas abiertas compuestas de
        dos ramas, cada una de ellas ubicadas a distinto lado del vértice del
        cono.




                                                                     Página 48 de 60
Elipse             Parábola          Hipérbola


Observación :
Estas curvas aparecen        frecuentemente en las restantes ciencias. Ej. : las
orbitas de los planetas, satélites artificiales, orbitas en átomos, ... son elipses.
Las trayectorias de los cohetes, cometas, proyectiles, ....son parábolas. En
choques    de   partículas   elementales   en   física   muchas   trayectorias   son
hipérbolas,....etc.


LAS SECCIONES CÓNICAS COMO LUGARES GEOMÉTRICOS.


Definición: El lugar geométrico de los puntos cuya relación de distancias a un
punto y una recta fijos es constante recibe el nombre de sección cónica o
simplemente cónica.
El punto fijo se llama foco de la cónica, la recta fija directriz y la relación
constante excentricidad que, se representa por la letra e.
Si e < 1 la cónica se llama elipse.
Si e = 1 la cónica se llama parábola.
Si e > 1 la cónica se llama hipérbola.




                                                                    Página 49 de 60
LA ELIPSE


La elipse es el lugar geométrico de los puntos cuya suma de distancia a dos
puntos fijos es constante. Los puntos fijos se llaman focos.

                        y

                                                                    y
                                                                        P
                                P
                                                                a           a
             ′
                                                                    b
         V                           V          x                                    x
                 F′ O       F                              F′           c F


                            a                                               a
   D′                                    D




Sean los dos puntos fijos F( c, 0) y F ′ (-c,0) y 2a la suma constante .
Consideremos un punto genérico P(x,y) que pertenezca al lugar.
Entonces: F ′P + P F = 2a
Resolviendo esta ecuación se llega a :

                                    x2   y2
                                       + 2 =1
                                    a2  b

Como esta ecuación contiene potencias pares de x e y, la curva es simétrica
con respecto a los ejes de coordenadas x e y, y con respecto al origen. El
punto O es el centro de la elipse y los ejes se denominan eje mayor y eje
menor.
Si los focos fueran los puntos de coordenadas (0,c) y (0,-c), el eje mayor
estaría sobre el eje y, con lo que la ecuación resulta de la forma :

   x2   y2
      + 2 =1
   b2   a




                                                                        Página 50 de 60
La excentricidad es:

                       c     a2 − b2
                  e=     =
                       a       a

Las ecuaciones de las directrices son:

       a                                a
  x+     =0                       x−      =0
       e                                e

Si los focos estuvieran sobre el eje y, las ecuaciones de las directrices son:

       a                                a
  y+     =0                       y−      =0
       e                                e

Se denomina lado recto de la elipse a la cuerda perpendicular al eje mayor por
uno de sus focos. Su longitud es :

                                            2b2
                                             a

Los puntos en los cuales la elipse corta al eje mayor se llaman vértices.
Si el centro de la elipse es el punto (h,k) y el eje mayor tiene la dirección del
eje x, la ecuación de la elipse es de la forma:

                         ( x − h)           (y −k)
                                    2                2

                                        +                =1
                             a2               b2

O bien si el eje mayor es paralelo al eje y es de la forma:


                         ( x − h)           (y −k)
                                    2                2

                                        +                =1
                             b2               a2




                                                                    Página 51 de 60
PARÁBOLA.
Una parábola es el lugar geométrico de los puntos del plano cuyas distancias a
un punto dado y a una recta dada (que pasa por el punto dado ) son iguales.




                                                         P(x,y)
                                 M
                                                  C




                                        O             F(a,0)


                                 D
                                                  C′




        PF
Donde      =1
        PM
Resolviendo esta ecuación se llega a : y2 = 4ax
La cuerda CC′ que pasa por el foco y es perpendicular al eje se llama lado
recto. La longitud del lado recto es 4 a.
Si el foco está a la izquierda de la directriz, la ecuación toma la forma:
y2 = - 4 ax
Si el foco pertenece al eje y, la forma de la ecuación es:
x2 = + 4ay    o   x2 = - 4ay


Si el centro de la parábola es el punto (h,k) sus ecuaciones son:
( y - k )2 = 4 a( x - h )   o    ( y - k )2 = -4 a( x - h )
( x - h )2 = 4 a( y - k )   o    ( x - h )2 = -4 a( y - k )
Que desarrolladas adquieren la forma :
x = ay2 + by + c      o        y = ax2 + bx + c




                                                                    Página 52 de 60
LA HIPERBOLA


La hipérbola es el lugar geométrico de los puntos cuya diferencia de distancia a
los puntos fijos F(c,o) y F (-c, 0) es constante e igual a 2 a




                                            B(0,b)



                                        b                c
                          ′                                  A(a,0)
                         A
           F′(-c,0)                     O            a            F(c,0)




                                            B′




F′P - PF = 2 a
Resolviendo esta ecuación se obtiene:

   x2 y2
     −   =1
   a2 b2

Si los focos fueran (0,c) y (0, -c), la ecuación sería de la forma:


  y2 x2
    −   =1
  a2 b2




                                                                      Página 53 de 60
La expresión general de centro en el origen y cuyos focos estén sobre los ejes
coordenados es:

                   Ax 2 − B y 2 = ± 1,



correspondiendo el signo mas cuando los focos pertenezcan al eje x.
La curva es simétrica con respecto a los ejes x e y y con respecto al origen.


A A′ eje real de longitud 2 a
B B′ eje imaginario de longitud 2 b.

                           c         a2 + b2
La excentricidad es: e =     =
                           a           a


Las ecuaciones de las directrices son:
       a
x= ±     cuando los focos están sobre el eje x,
       e
       a
y= ±     cuando los focos están sobre el eje y.
       e
                                         2b2
La longitud del lado recto es:
                                          a
Las ecuaciones de las asíntotas son:
       b
y= ±     x cuando el eje real es x,
       a
       a
y= ±     x cuando el eje real es y
       b
Si el centro de la hipérbola es el punto de coordenadas (h,k).
Si el eje real es paralelo al eje x, la ecuación de la hipérbola es:


                     ( x −h )            ( y −k)
                                 2                 2

                                     −                 = 1
                        a2                 b2




                                                                       Página 54 de 60
Si el eje real es paralelo al eje x, la ecuación de la hipérbola es:

                           ( y −h )           ( x −k)
                                      2                 2

                                          −                 =1
                              a2                b2



Las ecuaciones de las asíntotas son:

           b
y −k = ±     ( x − h ) si el eje real es paralelo al eje x
           a


           a
y −k = ±     ( x − h ) si el eje real es paralelo al eje y
           b




La forma general de la ecuación de la hipérbola de ejes paralelos a los
coordenadas x e y es: Ax2 - By2 + Dx + Ey + F = 0.               Siendo A y B del mismo
signo.




                                                                          Página 55 de 60
GUIA DE EJERCICIOS N°1


1-.   Realice la gráfica de las siguientes funciones:

                                                                    x 3 si x ≤ 0
                                                              
      a) f(x) = − 3                                 j) f(x) =       2x si 0 < x < 5
                                                              
                                                               −2x + 20 si x ≥ 5
      b) f(x) = 2x 2                                k) f(x) = ln x
      c) f(x) = x 3                                 l) f(x) = e x
      d) f(x) = −3x − 6                             m) x = 2y
                                                                    x
                                                              4
      e) f(x) = x + 5x + 6
                  2
                                                    n) f(x) =  
                                                              5
      f ) f(x) = 3x − 6                             o) f(x) = 2sen2 x
                x+2
      g) f(x) =                                     p) f(x) = sen3x
                x −3
                  2
      h) f(x) =                                     q) f(x ) = cos 2x
                3x + 1

                2x + 3 si x < 0
                
      i) f(x) =  x 2 + 3 si 0 ≤ x < 2              r) f(x) = 2cos x
                      7 si x ≥ 2
                

2-.   Hallar la distancia entre:
      a) (-2,3) y (5,1)
      b) (6, -1) y (-4, -3)


3-.   Demostrar que los puntos A (3,8), B (-11,3), C (-8, -2) son los vértices de
      un triángulo isósceles.


4-.   Demostrar que los puntos A (7,5), B (2,3), C (6, -7) son los vértices de un triángulo
      rectángulo. Hallar el área del triángulo rectángulo.


5-.   Demostrar que tres puntos dados son colineales : A (-3, -2), B (5,2),
      C (9,4).




                                                                            Página 56 de 60
6-.   Determinar un punto que equidiste de los puntos A (1,7), B (8,6),
      C (7, -1)
7-.   Hallar las coordenadas de un punto P (x, y) que divida al segmento
      determinado por Q (1.7) y R (6, -3) en la relación   r=2/3.
8-. Hallar las coordenadas de un punto P (x, y ) que divida al segmento
      determinado por Q (-2, 1) y R (3, -4) en la relación r = -8/3.
9-. El extremo de un diámetro de una circunferencia de centro Q (-4, 1) es R
      (2, 6). Hallar las coordenadas P(x, y) del otro extremo.
10-. Hallar dos puntos Q y R que dividan al segmento que une A (3, -1) con B
      (9, 7) en tres partes iguales.
11-. Hallar las coordenadas del extremo C (x, y) del segmento que une este
      punto con A (2, -2) sabiendo que el punto B (-4,1) está situado a una
      distancia de A a las tres quintas partes de la longitud total del segmento.
12-. Las medianas de un triángulo se cortan en un punto P (x, y) llamado
      baricentro, situado de los vértices a 2/3 de la distancia dé cada uno de
      ellos al punto medio del lado opuesto. Hallar las coordenadas del
      baricentro de un triángulo cuyos vértices tienen de coordenadas A(xA, yA),
      B (xB, yB), C (xC, yC).




                                                                    Página 57 de 60
GUIA DE EJERCICIOS N°2


1.      Hallar la ecuación de las rectas que pasan por los puntos:
        a)      (2, -3) y (4, 2).    Sol.   5x - 2y - 16 = 0.
        b)      (0, 0) y (5, -3).    Sol.   3x + 5y = 0.
        c)      (5, -3) y (5, 2).    Sol.   x - 5 = 0.
        d)      (-5, 2) y (3, 2).    Sol.   y - 2 = 0.


2.      En el triángulo de vértices A(-5, 6), B(-1, -4) y C(3, 2), hallar,
        a) las ecuaciones de sus medianas,
             Sol. 7x + 6y - 1 = 0,    x+1=0        x - 6y + 9= 0.
        b) el punto de intersección de las mismas.         Sol. (-1, 4/3).


3.      a) Hallar las ecuaciones de las alturas del triángulo del Problema 3.
             Sol. 2x + 3y - 8 = 0,    2x - y - 2 = 0,           2x - 5y + 4 = 0.
         b) Hallar el punto de intersección de dichas alturas.
             sol.   (7/4, 3/2)


4.      Hallar la ecuación de la recta que pasa por el punto (2, 3) y cuya abscisa
        en el origen es el doble que la ordenada en el origen.
        Sol. x + 2y - 8 = 0.


5.      Hallar el valor del parámetro K para que la recta de ecuación
        2x + 3Ky - 13 = 0 pase por el punto (-2, 4).              Sol. K = 17/12.


6.      Hallar la ecuación de la perpendicular a la recta 2x + 7y - 3 = 0 en su
        punto de intersección con 3x - 2y + 8 = 0.          Sol. 7x - 2y + 16 = 0


6. Hallar la ecuación de la recta que pasa por el punto de intersección de las
     rectas 3x - 5y + 9 = 0 y 4x + 7y - 28 = 0 y cumple la condición siguiente:




                                                                         Página 58 de 60
a)   Pasa por el punto (-3, -5).
b)   Pasa por el punto (4, 2).
c)   Es paralela a la recta 2x + 3y - 5 = 0.
d)   Es perpendicular a la recta 4x + 5y - 20 = 0




                                                    Página 59 de 60
GUIA DE EJERCICIOS N°3


1-.   Determinar la ecuación de la circunferencia de centro (5, -2) y que pasa
      por (-1,5).que tiene por diámetro el trazo que une (-3,5) y (7,-3). que
      pasa por (4,5), (3,-2), (1,-4).
2-.   Determinar el foco, la ecuación de la directriz y la longitud del latus
      rectum de la parábola 3y2 =8x.
3-.   Determinar       la ecuación de la parábola cuyo foco es el punto ( 6, - −2 ) y
      directriz la recta x - 2 = 0. Hallar la longitud del lado recto.
4-.   Determinar la ecuación de la parábola de vértice el punto (3,2) y foco
      (5,2).
5-.   Dada la elipse 9x2 + 16y2 = 576 hallar el semi eje mayor, el semi eje
      menor, la excentricidad, las coordenadas de los focos, las ecuaciones de
      las directrices y la longitud del lado recto.
6-.   Determinar la ecuación de la elipse de centro el origen, foco en el punto
      (0,3) y semi eje mayor igual a 5.
7-.   Hallar la ecuación de elipse de centro el origen, eje mayor sobre el eje x y
      que pase por los      puntos (4,3) y (6,2).
8-.   Hallar la ecuación del lugar geométrico de los puntos cuya distancia al
      punto (4,0) es igual a la mitad de la correspondiente a la recta x - 16 = 0.
9-.   Hallar la ecuación del lugar geométrico de los puntos P(x,y) cuya suma
      de distancias a los puntos fijos (4,2) y (-2,2) sea igual a 8.
10-. Calcular la ecuación de hipérbola de vértices (±6,0) y asíntotas y = ± 2 x.
11-. Un punto se mueve de modo que la suma a los puntos (4,2), (-2,2) es de
      8 unidades. Encontrar la ecuación de la cónica descrita por el punto e
      identificarla.
12-. Identificar 3y2 –8x = 0 . Encontrar excentricidad y directriz.




                                                                         Página 60 de 60

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geometria

  • 1. GEOMETRÍA PLANA INTRODUCCIÓN CONCEPTOS PRIMITIVOS DE LA GEOMETRÍA: (PUNTO, LÍNEA Y PLANO) PUNTOS • Tendremos conjuntos de puntos que llamaremos; Espacio, línea, plano, que caracterizaremos mediante axiomas llamados de incidencia. • Punto, línea y plano son conceptos primitivos y por lo tanto no se definen. Tomaremos primero un conjunto que contenga a todos los conjuntos, es decir un universo relativo que llamaremos: ESPACIO • Lo designaremos por la letra E. Simbolizaremos por letras mayúsculas, A, B, C, D,..... a los elementos del espacio que serán llamados puntos. El segundo ente primitivo lo llamamos: PLANO • Es un subconjunto del espacio E que simbolizaremos por la letra P. Al conjunto de todas los planos lo simbolizaremos con Π Π = { P1, P2, P3,.....} = { líneas } El tercer concepto primitivo lo llamaremos: LÍNEA RECTA • Subconjunto del espacio E, lo simbolizaremos con la letra L. Al conjunto de todas las líneas lo simbolizaremos con Λ Λ = { L1, L2, L3,.....} = { líneas } Página 1 de 60
  • 2. Podemos dar una idea, mediante un diagrama de lo que aproximadamente son líneas rectas y planos: L • Línea recta I I A B Una figura geométrica de una línea recta, se extiende indefinidamente en ambas Línea recta: L direcciones. Si un punto A ∈ L, podemos decir que A esta en L o que L pasa por A. Definición: Dos o más puntos son colineales si están en una misma recta. Postulado: Existen a lo menos dos puntos en una línea. Postulado que se puede enunciar: 1. Por dos puntos cualesquiera dados, sólo puede pasar una línea que los contenga. 2. Por dos puntos dados pasa exactamente una línea. Este postulado o axioma caracteriza la línea y se puede enunciar formalmente como: ∀ A,B en E, A ≠ B ⇒ ∃ : L tal que A,B en L suu r que se denota por : L = AB Página 2 de 60
  • 3. Dos subconjuntos importantes de una línea recta: • Trazo A Sea L una línea y A, B B son dos puntos de L, I I L A ≠ B, entonces A y B determinan lo que se llama trazo o segmento. I I AB Trazo o segmento es la unión A B de los dos puntos A y B y el conjunto de todos los puntos de L que quedan entre A y B. Trazo: AB Se denota por AB La longitud del trazo AB se denota por el número real AB. I I I • Rayo C A B uuu r Un rayo, AB , es un uuu r I I AB subconjunto de una recta que contiene un punto A A B dado y todos los puntos uuur que están en el mismo AC I I lado de A, como B. C A El rayo se denota por un uuu r uuur punto terminal y otros Rayo : AB y AC puntos que pertenece al rayo, colocando el punto terminal primero. Página 3 de 60
  • 4. • Plano Una figura geométrica de un plano que se extiende indefinidamente en todas las direcciones. P Como por ejemplo puede ser Plano: P el piso de un cuarto que forma parte del plano, pero no es el plano, sino una parte muy pequeña de él. Si una línea L ⊆ P, diremos que L esta en P Si un punto A ∈ P, podemos decir que A esta en P Definición : Puntos coplanares son los que se encuentran en un mismo plano. AXIOMAS O POSTULADOS 1. Existen a lo menos cuatro puntos no coplanares en el espacio E 2. Existen a lo menos tres puntos no colineales en un plano. 3. Dados dos puntos del espacio E, existe una única línea que los contiene. 4. Dado tres puntos no colineales, existe un único plano que los contiene. 5. Dados dos puntos en un plano, la línea que los contiene esta completamente contenido en ese plano. 6. Si dos planos distintos se interceptan, su intersección es una línea. Página 4 de 60
  • 5. ÁNGULO Un ángulo es la unión de dos rayos que no están en la misma recta y tienen el mismo extremo. Un ángulo esta formado por los puntos que se hallan en los rayos, y porrningún otro punto. uuu uuur Si los rayos AB y AC forman un ángulo entonces estos rayos se llaman lados del ángulo y el punto común A, vértice del ángulo. El símbolo para el ángulo es ∠ o . Un ángulo se puede designar por medio de: la letra del vértice ( A ), una letra griega colocada entre los dos rayos y cerca del vértice ( α ),tres letras mayúsculas, colocando la letra del vértice entre las otras dos ( BAC). Ejemplos de ángulos B B B α A C A A C C Medida de un ángulo Los ángulos se miden por medio de la cantidad B de rotación. B m( BAC) = 90O La notación para la m( BAC) medida de un ángulo A BAC es m( BAC ) . C A C Veremos tres sistemas de medición de ángulos Página 5 de 60
  • 6. SISTEMAS DE MEDICIÓN DE ÁNGULOS Sistema sexagesimal La unidad es el grado (sexagesimal ) que es el ángulo del centro de 1 una circunferencia ( ) que subtiende un arco igual a de la . 360 Como submúltiplos están los minutos y los segundos (sexagesimal). Es decir se divide la circunferencia en 360 partes iguales y cada una de estas partes constituyen un grado sexagesimal. Uno de estos grados se divide en 60 partes iguales (60’) que corresponden, cada una de ellas, a un minuto. Un minuto se divide nuevamente en 60 partes iguales (60") correspondiendo cada una de estas partes a un segundo. ( En las calculadoras aparece como Deg) Sistema circular La unidad es el radian, que es el ángulo del centro de una que subtiende un arco de longitud igual al radio de la . Se usan múltiplos y submúltiplos decimales del radian. Long. arco de circunferencia Ángulo en radianes = Radio de la circunferencia El perímetro de una circunferencia de radio r es de 2 π r entonces el ángulo de una circunferencia completa, medido en radianes es 2 . Como además sabemos que este mismo ángulo, medido en grados mide 360º, entonces podemos definir una equivalencia: o 180 1 radian = ≈ 57,29º π En las aplicaciones físicas es mucho mas práctico y directo que trabajar con grados. ( En las calculadoras aparece como Rad) Página 6 de 60
  • 7. Conversión entre grados y radianes: Para cambiar de radianes a grados, multiplique el número de o 180 radianes por π π Para cambiar de grados a radianes, multiplique por 180o Sistema centesimal La unidad es el grado centesimal, que es el ángulo del centro de 1 una circunferencia y que subtiende un arco igual a de la . 400 Como submúltiplos están los minutos y segundos centesimales : , , ,, 1 g = 100 , 1 = 100 ( En las calculadoras aparece como Grad) Clasificación de los ángulos. Según la medida de sus ángulos. Es un ángulo cuya medida está entre 0o y 90o. B Ángulo agudo m( BAC) 0 < m( BAC) < 90 o o A C Es un ángulo que mide 90o. El símbolo cuadrado B en el vértice indica m ( BAC) =90O Ángulo recto que es un ángulo recto. A C m( BAC) = 90o Página 7 de 60
  • 8. Es un ángulo que mide más de 90o pero menos de 180o Ángulo obtuso B 90o < m( BAC) < 180o A C Un ángulo cóncavo es el que mide menos de 180º Por lo tanto el ángulo agudo, recto y obtuso son ángulos cóncavos Es el que mide 180o Los lados de un ángulo extendido I I I Ángulo extendido están en la misma B A línea recta, pero no se debe confundir con una línea recta. Es el que mide más de180o y menos de Ángulo convexo 360o C A B 180o < m( ACB) < 360o I I Ángulo completo Es el que mide 360o B A Página 8 de 60
  • 9. Tipos de Pares de ángulos Son dos ángulos que tienen el mismo vértice y un lado en común. En la figura :vértice D Ángulos Adyacentes A, ry el lado común es uuu B AB A C m ( BAC ) + m ( DAB ) = m ( DAC ) Dos ángulos son B E opuestos por el vértice si sus lados forman pares de rayos A Ángulos opuestos por C D opuestos y sus el vértice medidas son iguales. m ( BAC ) = m ( EAD ) m ( BAE ) = m ( CAD ) Son dos ángulos cuyas Complementarios adyacentes medidas suman 90o β α m ( α ) + m ( β ) = 90 o Ángulos Complementarios no adyacentes complementarios A cualquiera de los dos ángulos complementarios se le β denomina como el α complemento del otro. Son dos ángulos cuyas medidas suman 180o m ( α ) + m ( β ) = 180o Ángulos β α suplementarios A cualquiera de los dos ángulos suplementarios se le denomina como el suplemento del otro. Página 9 de 60
  • 10. Es un par de ángulos con un lado común tal que la unión de los otros dos lados es una Par lineal de ángulos recta . Postulado: Si dos β α ángulos forman un par lineal son suplementarios. m ( α ) + m ( β ) = 180o Líneas Perpendiculares, paralelas y transversal uuu r uuur Si AB y AC forman un ángulo recto, suu r suur C entonces las líneas AB y AC se dice que son suu perpendiculares y se r suu r A B escribe AB ⊥ AC Dos rectas son paralelas si están en A B el r suu plano y no se intersecan suumismo r AB CD C D E Una transversal a dos o más líneas es aquella que las corta. A B suu r En suu figura EF es una transversal lar suu r C D F de AB y CD Página 10 de 60
  • 11. Rectas cortadas por una secante. Ángulos que se forman. E B 2 1 A 3 4 6 5 C 7 8 D F Ángulos internos Son los ángulos 3, 4, 5, 6 Ángulos externos Son los ángulos 1, 2, 7, 8 Los ángulos alternos interiores son dos ángulos interiores con diferentes vértices en lados opuestos de la transversal Los ángulos alternos exteriores son dos ángulos Ángulos alternos interiores con diferentes vértices en lados opuestos de la transversal Alternos internos: 4 y 6 , 3 y 5 Alternos internos: 1 y 7 , 2 y 8 Los ángulos correspondientes están en el mismo lado de la transversal. Uno de los Ángulos ángulos es un ángulo exterior, el otro es un correspondientes ángulo interior. 3 y 7, 1y 5, 4 y 8, 2 y 6 Son dos ángulos internos, o dos externos, situados en un mismo semiplano respecto a la secante. Ángulos conjugados Conjugados internos: 3 y 6 , 4 y 5 Conjugados internos: 1 y 8 , 2 y 7 Página 11 de 60
  • 12. Rectas paralelas cortadas por una secante. Ángulos que se forman. E 2 1 A 3 4 B 6 5 C 7 8 D F Los ángulos alternos entre paralelas son iguales Ángulos alternos alternos internos: m 4 = m 6 , m 3 = m 5 alternos externos: m 1 = m 7 , m 2 = m 8 Los ángulos correspondientes entre paralelas Ángulos son iguales. correspondientes m 3 = m 7 ,m 1 =m 5 , m 4 = m 8 ,m 2 =m 6 Los ángulos conjugados entre paralelas son suplementarios. Conjugados internos: m 3 + m 6 = 180o , Ángulos conjugados m 4 + m 5 = 180o Conjugados internos: m 1 + m 8 = 180o m 2 + m 7 = 180o Página 12 de 60
  • 13. POLÍGONOS Se denomina poligonal a una línea quebrada. Una poligonal puede ser: 1. Convexa toda la poligonal pertenece al mismo semi plano 2. Cóncava no toda la poligonal pertenece al mismo semi plano Se denomina polígono a la porción del plano limitado por una línea poligonal. P Página 13 de 60
  • 14. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍGONOS POR LA MANERA QUE ESTAN FORMADOS Polígonos convexos: están formados por una poligonal convexa cerrada. Todos los ángulos interiores miden menos de 180o Polígonos cóncavos: están formados por una poligonal cóncava cerrada. Tienen por lo menos un ángulo interior mayor que 180o Polígonos irregulares: son los que tienen sus lados y sus ángulos interiores desiguales. Polígonos regulares: son los que tienen sus lados y sus ángulos interiores iguales. Polígonos inscrito en una circunferencia es el que tiene todos sus vértices sobre ella. Polígonos circunscrito en una circunferencia es el que tiene todos sus lados tangente a la circunferencia. En todo polígono regular se puede inscribir o circunscribir una circunferencia. Página 14 de 60
  • 15. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍGONOS SEGÚN EL NÚMERO DE LADOS NÚMERO DE EJEMPLO DE LADOS NOMBRE FIGURA 3 • Triángulo 4 • Cuadrilátero 5 • Pentágono • Hexágono o 6 Exágono • Heptágono o 7 Eptágono 8 • Octágono Página 15 de 60
  • 16. Complete la tabla con las figuras que faltan y concluya • Nonágono o 9 Eneágono 10 • Decágono 11 • Endecágono 12 • Dodecágono 15 • Pentadecágono 20 • Icoságono n • ------------? Página 16 de 60
  • 17. ÁNGULOS DE UN POLÍGONO REGULAR DE N LADOS Ángulo central: es el ángulo que se forma al dibujar dos radios α hacia dos vértices sucesivos. 360o m( α ) = n Ángulo interno (n − 2 )180o α m( α) = n Ángulo externo 360o m( α ) = n α PARA CUALQUIER POLÍGONO Número de diagonales Suma de ángulos internos El número de diagonales de La suma de los ángulos internos cualquier polígono está dado está dado por: por: n(n − 3 ) (n − 2)180o 2 Página 17 de 60
  • 18. TRIÁNGULOS C • Triángulo sean A, B y C γ tres puntos no colineales entonces la unión de los b a segmentos AB, BC y AC se denomina triángulo y se α β denota por ∆ ABC. A c B Elementos del triángulo - Vértices: Son los puntos A, B y C. - Lados : Son los segmentos AB, BC y AC - Ángulos: α, β y γ Elementos Secundarios del Triángulo • Altura de un triángulo : es C un trazo perpendicular desde un vértice del triángulo a la hc línea que contiene al lado b a opuesto. O • En un triángulo hay tres alturas ha , hb y hc. ha hb El punto O donde concurren las tres alturas se denomina A c B Ortocentro. Página 18 de 60
  • 19. Transversal de gravedad de un triángulo : es un trazo cuyos extremos son en un C vértice del triángulo y el punto medio del lado opuesto. Las transversales las tc designaremos t a , t b y t c. T El punto T donde concurren • las tres transversales se ta tb denomina Centro de Gravedad del triángulo. A B • Bisectriz : es un trazo que dividen cada ángulo interno C por la mitad. Las bisectrices las bc designaremos b a , b b y b c. El punto I donde concurren las tres bisectrices se I denomina Incentro y es el centro de una circunferencia bb ba inscrita. A B • Mediatriz de un trazo , es la línea perpendicular al trazo en su punto medio. En todo triangulo podemos trazar tres sb sa simetrales o mediatrices, que B se intercepta en un solo punto (B), se denomina circuncentro sc Página 19 de 60
  • 20. Medianas: un triángulo tiene tres medianas, que son los segmentos que se obtienen al unir los puntos medios de dos lados de un triángulo. Cada mediana de un triángulo es paralela al lado opuesto de ella. Página 20 de 60
  • 21. TRIGONOMETRIA Introducción En trigonometría plana se estudian propiedades y algunas aplicaciones de un cierto tipo de funciones de en llamadas las Funciones Trigonométricas, que son fundamentales en el desarrollo de las matemáticas. Las funciones trigonométricas de un ángulo agudo están basadas en el Teorema de Thales aplicado a la figura. ,, B , B B α A , ,, C C C Que establece: , , ,, ,, , ,, BC BC B C AB AB AB = , = ,, = − − − −− = k1 = , , = ,, ,, = − − − − − = k4 AB AB AB BC BC B C , ,, , ,, AC AC AC AB AB AB = , = , = − − − − − = k2 = , = ,, = − − − − − = k5 AB AB AB AC AC AC , , ,, ,, , ,, BC BC B C AC AC AC = , = ,, = − − − − − = k3 = , , = ,, ,, = − − − − − = k6 AC AC AC BC BC B C Obteniéndose de este modo seis razones distintas: k1,k2,.......k6. Los valores de estas razones varían solo si varia el. Son funciones del α llamadas “Las Funciones Trigonométricas del α “. Para encontrar los seis valores de las razones para un mismo α es necesario considerar únicamente uno de los triángulos rectángulos de la figura anterior. Página 21 de 60
  • 22. Las seis funciones trigonométricas. Definición 1: En el ∆ ABC de la figura: B α A C Se definen: longitud cateto opuesto a α BC La Función Seno del α: sen α = = longitud de la hipotenusa AB longitud cateto adyacente a α AC La Función Coseno del α: cos α = = longitud de la hipotenusa AB longitud cateto opuesto a α BC La Función Tangente del α: tan α = = longitud cateto adyacente α AC longitud cateto adyacente a α AC La Función cotangente del α : cot α = = longitud cateo opuesto a α BC longitud de la hipotenusa AB La Función Secante del α: sec α = = longitud cateto adyacente a α AC longitud de la hipotenusa AB La Función Cosecante del α: csc α = = longitud cateto opuesto a α BC Las funciones trigonométricas de un α son cuocientes (razones) de trazos: números reales asociados al α . Cuando α cambia, cambian todos los valores de esas razones. Dado que un cateto es siempre menor que la hipotenusa resulta: sen α <1 cos α <1 sec α >1 csc α >1 La tg α y la cot α pueden tomar cualquier valor positivo ( α es agudo) Página 22 de 60
  • 23. Observaciones: Con una regla y un transportador es posible calcular, haciendo un dibujo, aproximadamente las funciones trigonométricas de un ángulo agudo. Para los ángulos de 30o, 45o y 60o las funciones trigonométricas de esos ángulos pueden ser estudiadas geométricamente dadas las características geométricas de los ∆ en que aparecen. D C C O 30 2 2 3 1 O 60 A 1 B A B 1 α sen α cos α tan α cot α sec α csc α 1 3 1 30O 2 2 3 1 1 45O 1 2 2 3 1 60O 3 2 2 Complete la tabla. Página 23 de 60
  • 24. Relaciones entre las funciones trigonométricas. 1.- De las definiciones dadas se desprende que para un mismo α 1 1 1 sen α cos α cot α = sec α = csc α = tg α = cot α = tg α cos α sen α cos α sen α sen2α + cos2α = 1 tg2α + 1 = sec2 α cot2α + 1 = csc 2α Observación: para anotar las potencias de las funciones trigonométricas, se usa la notación senn α en lugar de (sen α )n. Lo mismo ocurre para las 5 restantes funciones. 2.- En las parejas: sen α , cos α tg α , cot α sec α , csc α cada una de ellas se llama la cofunción de la otra y de la figura B β = 90o - α α A C Se obtiene la función de un ángulo es igual a la cofunción de su complemento. sen α = cos (90o - α ) cos α = sen (90o - α ) tan α = cot (90o - α ) cot α = tg (90o - α ) sec α = csc (90o - α ) csc α = sec (90o - α ) Página 24 de 60
  • 25. Identidades trigonométricas Son igualdades que contienen diversas combinaciones de funciones trigonométricas y que mediante reemplazos adecuados se llega a hacer ver que ambos miembros son idénticos. sec α tg α Ejemplo 1: Demostrar la identidad − =1 cos α cot α Cambiando todas las funciones a expresiones que solo contienen senos y cosenos obtenemos: 1 sen α cos α cos α 1 sen2 α 1− sen2 α 1− sen2 α − = − = = =1 cos α cos α cos2 α cos2 α cos2 α cos2 α sen α tg α + cos α Ejemplo 2: Demostrar la identidad = sec α + cot α sen α Solución: sen α tg α cos α cos α cos α 1 + = + = + cot α = sec α + cot α sen α sen α sen α sen α cos α Las funciones trigonométricas inversas. Definición: La función inversa de sen α = a es α = arc sen (a) α es el arco seno de a De manera análoga: (cos α = a) ⇔ ( α =arccos a) (tan α = a) ⇔ ( α =arctan a) (cot α = a) ⇔ ( α =arccot a) (sec α = a) ⇔ ( α =arcsec a) (csc α = a) ⇔ ( α =arccsc a) También, en lugar de α = arc sen a se anota α = sen-1 a y del mismo modo para las restantes funciones. Página 25 de 60
  • 26. Generalización de las funciones trigonométricas Se trata de generalizar las funciones trigonométricas de modo que sean aplicables a ángulos de cualquier magnitud. Para ello se necesita previamente, generalizar el concepto de ángulo. Si en el ángulo AOB se mantiene fijo el lado OB y se hace girar OA en torno de O, de acuerdo a los desplazamientos de OA obtendremos ángulos agudos, rectos, obtusos,... A O α B Pero este concepto de ángulo se generaliza de acuerdo a las siguientes convenciones: Todos los ángulos se medirán a partir del lado fijo OB. Giro positivo de OA. Giro contrario al movimiento de los punteros de un reloj. Da origen a ángulos Positivos. Giro negativo de OA giro siguiendo el movimiento de los punteros de un reloj. Da origen a ángulos negativos. O α B α< 0 A Se permite que OA gire mas de una o más vueltas completas en uno u otro sentido, que generara ángulos de la forma : α = k ⋅ 360o ± β con k ∈ . Cada valor de k representa entonces una vuelta completa en uno u otro sentido de acuerdo a su signo. De lo dicho se desprende que existen ángulos de cualquier magnitud: positivos, negativos y cero. Página 26 de 60
  • 27. GENERALIZACION DE LAS FUNCIONES TRIGONOMETRICAS La circunferencia trigonométrica permite generalizar las funciones trigonométricas a ángulos de cualquier magnitud manteniéndose las definiciones dadas para las funciones de ángulos agudos y las relaciones que ligan esas funciones. Para ello, se considera en el plano cartesiano una de radio r = 1 centrada en el origen: la circunferencia trigonométrica. y 1 P • α x -1 O 1 -1 Si el punto P se mueve sobre la , el radio OP forma un ángulo α con el semi eje positivo OX. OX : lado fijo del α OX : lado fijo del α Los ángulos determinados por los ejes coordenados 0o, 90o, 180o, 270o, 360o se llaman ángulos limites. Página 27 de 60
  • 28. I) FUNCION SENO La función seno del α se define como la ordenada del punto P: sen α = QP y 1 P • α x -1 O Q 1 -1 El valor de la función sen α corresponde numéricamente a la longitud de QP donde quiera que se encuentre P (sobre la trigonométrica). 1. Es una función acotada ∀ α : -1 ≤ sen α ≤ 1 o sen α ≤ 1 2. Valores de los ángulos limites. sen 0o = 1 sen 90o = 0 sen 180o = -1 sen 270o = 0 sen 360o = 1 3. Los signos de la ordenada de P dan los signos de la función sen α de acuerdo al cuadrante en que queda P. + + - - Página 28 de 60
  • 29. 4. Es una función periódica (sus valores se van repitiendo). Cada vez que se completa una o más vueltas en uno u otro sentido: periodo 360o o 2 π rad. sen ( α + k 360o ) = sen α o sen ( α + k 360o ) = sen α k∈ , k representa una vuelta completa. 5. Consideraciones geometricas llevan a: sen (- α ) = - sen α propiedad que se expresa diciendo que la función sen α es una función impar. 6. Su representación gráfica es: Página 29 de 60
  • 30. II)LA FUNCION COSENO La función coseno del α se define como la abscisa del punto P: cos α = OQ y P α x O Q El valor de la función cos α corresponde numéricamente a la longitud de OQ donde quiera que se encuentre P (sobre la trigonometrica). 1. Es una función acotada ∀ α : -1 ≤ cos α ≤ 1 o cos α ≤ 1 2. Valores de los ángulos limites. cos 0o = 1 cos 90o = 0 cos 180o = -1 cos 270o = 0 cos 360o = 1 3. Los signos de la abscisa de P dan los signos de la función cos α de acuerdo al cuadrante en que queda P. - + - + Página 30 de 60
  • 31. 4. Es una función periódica (sus valores se van repitiendo). Cada vez que se completa una o más vueltas en uno u otro sentido: periodo 360o o 2 π rad. cos ( α + k 360o ) = cos α o cos ( α + k 360o ) = cos α k∈ k representa una vuelta completa. 5. Consideraciones geométricas llevan a: cos (- α ) = cos α propiedad que se expresa diciendo que la función cos α es una función par. 6. Su representación gráfica es: Página 31 de 60
  • 32. III) LA FUNCION TANGENTE Para definir la función tg α es necesario trazar una tangente a la trigonometrica en el punto (1,0) y prolongar OP en uno u otro sentido hasta que la corte en M. La tangente del α se define como la ordenada del punto M. tg α = QM y M P α x O Q El valor de la función tg α corresponde numéricamente a la longitud de MP. 1. No es una función acotada tg α puede tomar cualquier valor en 2. Valores de los ángulos limites. tan 0o = 0 tan 90o = ∃ / tan 180o = 0 tan 270o = ∃ / tan 360o = 0 3. Los signos de la tan α de acuerdo al cuadrante - + + - Página 32 de 60
  • 33. 4. Función periódica periodo 180o o π rad. tan ( α + k 180o ) = tan α o tan ( α + k π ) = tan α k∈ 5. Función impar tan (- α ) = - tan α 6. Su representación gráfica es: Página 33 de 60
  • 34. Funciones de ángulos compuestos. Teorema: ∀ α sen( α + β ) = sen α cos β + sen β cos α sen( α − β ) = sen α cos β - sen β cos α cos( α + β ) = cos α cos β - sen α sen β cos( α − β ) = cos α cos β +sen α sen β tg α + tg β tg ( α + β ) = 1 − tg α tg β tg α − tg β tg ( α − β ) = 1 + tg α tg β cot α cot β − 1 cot ( α + β ) = cot β + cot α cot α cot β + 1 cot ( α − β ) = cot β − cot α Funciones de múltiplos y submúltiplos de un ángulo Teorema: ∀ α : sen 2 α = 2 sen α cos α cos 2 α = cos2 α - sen2 α = 2cos2 α - 1 = 1 – 2 sen2 α 2 tg α tg 2 α = 1 − tg2 α sen 3 α = 3 sen α - 4 sen 3 α cos 3 α = 4 cos3 α - 3 cos α Página 34 de 60
  • 35. Teorema: α α sen α = 2 sen cos 2 2 α α cos α = cos2 - sen2 2 2 α = 2 cos2 -1 2 α = 1 – 2 sen2 2 Teorema: 1 − cos 2α sen α = ± 2 1 + cos 2α cos α = ± 2 1 − cos 2α tg α =± 1 + cos 2α Suma de funciones homónimas Teorema: ∀ α, β α +β α −β sen α + sen β = 2 sen cos 2 2 α +β α −β sen α − sen β = 2 cos sen 2 2 α +β α −β cos α + cos β = 2 cos cos 2 2 α +β α −β cos α − cos β = − 2 sen sen 2 2 Página 35 de 60
  • 36. Ecuaciones trigonometricas Son ecuaciones (o sistemas de ecuaciones) donde la variable o incógnita figura en el argumento de las funciones trigonometricas. Resolverla es encontrar los conjuntos de ángulos que la satisfacen. Conviene representar aproximadamente la situación en la circunferencia trigonometrica para encontrar esos conjuntos. y Ejemplo 1: 1 Resolver sen x = 2 o o 150 30 o R) Solución principal x = 30 . x  x = 30o + k 360o  La solución general :  o o  x = 150 + k 360  y Ejemplo 2: Resolver tan x = 2 R) Solución principal 63o 63o x La solución general : x = 63 o + k 180 o (k ∈ ) Ejemplo 3: Resolver : sen ( 2 x ) tg ( x ) = 1 R) 2 sen ( x ) cos ( x ) tg ( x ) = 1 1 sen ( x ) cos ( x ) tg ( x ) = 2 1 sen2 ( x ) = 2 Página 36 de 60
  • 37. 1 sen ( x ) = ± 2 arcsen ( 0,5 ) = 45º x1 = 45º + 360º k (k∈ ) x2 = 135º + 360º k (k∈ )  1  arcsen  –  = – 45º  2    x3 = 225º + 360º k (k∈ ) x4 = 315º + 360º k (k∈ ) Solución general: x = 45º + 90º k ( k ∈ ) RESOLUCION DE TRIÁNGULOS C Teorema de los senos γ a b c = = = 2r sen α sen β sen γ α β A B r Teorema del coseno (Teorema general de Pitágoras) C En todo triangulo a2 = b2 + c2 – 2bc cos α γ b a b = a + c – 2ac cos β 2 2 2 c2= a2 + b2 – 2ab cos γ α β A B c Página 37 de 60
  • 38. INTRODUCCION A LA GEOMETRIA ANALITICA PLANA 1-. INTRODUCCION. La Geometría Analítica tiene por objeto el estudio de las relaciones que existen entre las curvas y las ecuaciones que las representan, estableciendo las correspondencias que existen entre las propiedades geométricas de esas curvas y las características de sus ecuaciones. 2-. GENERALIDADES. Las representaciones gráficas, características de las curvas, relaciones entre puntos, puntos y curvas, rectas y puntos,......se estudiarán en el Plano Cartesiano, cuyos Ejes Coordenados serán perpendiculares: Sistema Ortogonal. Este sistema Cartesiano Ortogonal, esta formado por dos rectas perpendiculares que se cortan. El punto en que se cortan : Origen . La recta horizontal es la recta numérica orientada de izquierda a derecha. La recta vertical es la recta numérica orientada de abajo hacia arriba. Ambas rectas se cortan en el punto correspondiente al 0. Se pueden usar escalas diferentes para ambos ejes. El eje horizontal: Eje de las Abscisas, Eje de las x o Eje OX. El eje vertical: Eje de las Ordenadas, Eje de las y o Eje OY. Un punto queda caracterizado o determinado por sus coordenadas. Si A (xA,yA), la abscisa de A es xA y su ordenada es yA, existiendo una correspondencia biunívoca entre par ordenado de números reales y punto del plano cartesiano. y yA •A x xA Página 38 de 60
  • 39. Los ejes OX y OY dividen al plano en 4 regiones llamadas cuadrantes numerados como se indica en la figura. y II I x O III IV REPRESENTACION GRAFICA EN GENERAL Utilizaremos el plano cartesiano para representar: puntos, relaciones y funciones. Estas últimas las denotaremos y = f (x) o f (x,y) = 0. Un punto P (xp, yp) pertenece o está sobre la curva de ecuación y = f (x) si y sólo si las coordenadas del punto P satisfacen ( o verifican ) la ecuación y = f (x) Ej.- El punto P (0,1) pertenece a la curva y = x2 + 1 ya que 1 = 02 + 1. En cambio el punto (1,1) no está sobre la curva. Para representarlas en forma aproximada, seguiremos las normas: 1. Determinar el dominio (Regla del Máximo Dominio ) y el recorrido cuando sea posible. 2. Determinar los puntos en que la curva corta a los ejes coordenados: Con x = 0 : las ordenadas de los puntos en que la curva y = f (x) corta al eje OY. Página 39 de 60
  • 40. Con y = 0 : las abscisas de los puntos en que la curva y = f (x) corta al eje OX. 3. Determinar si la curva tiene simetrías respecto de los ejes coordenados o del origen : 1) La curva y = f (x) tiene Simetría Axial respecto del eje: a) OY, si y sólo si al cambiar en la ecuación de la curva x por - x, ésta ecuación no cambia b) OX, si y sólo si al cambiar en la ecuación de la curva y por -y, ésta ecuación no cambia 2) La curva y = f (x) tiene Simetría Central respecto del origen O, si al cambiar x por -x , e y por -y en la ecuación, ésta no cambia. Página 40 de 60
  • 41. 4. De acuerdo al dominio y simetrías ( si las hay) construir una tabla de valores (conjunto de pares ordenados pertenecientes a la relación) para comenzar a bosquejar la curva. De acuerdo a ésta tabla se escogen las escalas para los ejes coordenados. 5. Se representan gráficamente los puntos, agregando nuevas parejas a la tabla de valores si es necesario. Se unen los puntos encontrados (interpolan) con una curva "suave". Intersección de dos curvas: Los puntos de intersección de dos curvas de ecuaciones y = f (x) , y = g (x) se encuentran resolviendo el sistema formado por sus ecuaciones.  y = f(x)   y = g( x ) Cada solución del sistema da las coordenadas de cada punto de intersección. Si el sistema no tiene solución : las curvas no se cortan. 3-. RELACIONES ENTRE PUNTOS Distancia entre dos puntos Las distancias en geometría analítica se consideran siempre mayores o iguales a 0, pero nunca negativas. Página 41 de 60
  • 42. Teorema.- La distancia entre los puntos A(xA,yA), B(xB,yB) es: y ( x A − xB ) + ( y A − yB ) 2 2 d= B yB d A yA x O xA xB Si el segmento que une los puntos es paralelo (o coincidente) con uno de los ejes coordenados, su distancia puede calcularse como: d = Abscisa Mayor - Abscisa Menor, si es paralelo a OX. d = Ordenada Mayor - Ordenada Menor , si es paralelo a OY. Punto de división Punto de división : es el que divide a un segmento en una relación dada. Sea P(x,y) un tercer punto que divida al segmento en la relación y P1 P =r P P2 P2 y2 P y P1 y1 x O x1 x x2 Página 42 de 60
  • 43. Como P1P y PP2 son del mismo sentido la relación es positiva. En caso contrario la relación es negativa. Teniendo en cuenta los triángulos semejantes x − x1 y − y1 r= r= x2 − x y2 − y despejando x despejando y r ⋅ ( x 2 − x ) = x − x1 r ⋅ ( y 2 − y ) = y − y1 r ⋅ x 2 − r ⋅ x = x − x1 r ⋅ y 2 − r ⋅ y = y − y1 r ⋅ x 2 + x1 = r ⋅ x + x r ⋅ y 2 + y1 = r ⋅ y + y r ⋅ x 2 + x1 = x ⋅ ( r + 1) r ⋅ y 2 + y1 = y ⋅ ( r + 1) x1 + r ⋅ x 2 y1 + r ⋅ y 2 x= y= 1+ r 1+ r Si P(x,y) es el punto medio del segmento P1 P2, r = 1, entonces : son las coordenadas del punto medio x1 + x 2 y1 + y 2 x= y= 2 2 Area de un triángulo. Las áreas en geometria analitica son siempre mayores o iguales a 0. Teorema.- El área de triángulo de vértices P1(x1,y1), P2(x2,y2), P3(x3,y3) es igual al valor absoluto de: x1 y1 1 1 ⋅ x2 y2 1 2 x3 y3 1 observaciones -. Para calcular él área de un polígono, se descompone en triángulos parciales Página 43 de 60
  • 44. Tres puntos están alineados o en línea recta ( colineales sí el triángulo que x1 y1 1 x2 y2 1 =0 x3 y3 1 ellos forman tiene área 0, sus coordenadas deben cumplir: 4-. LA LÍNEA RECTA. a) Ecuación General de una Línea Recta. Teorema-. Toda ecuación de las formas: a x + b y + c = 0 ; a,b ∈ − {0} x= k o {( x,y ) / x = k ∀ y} y= k o {( x,y ) / y = k ∀ x} 2 Tiene por representación grafica en a una línea recta, y reciprocamente. En el primer caso: la ecuación representa a una recta oblícua respecto de los ejes coordenados. En el segundo caso : una recta paralela al eje OY. En el tercer caso : una recta paralela al eje OX. y y y x x x O O O Página 44 de 60
  • 45. b) Ecuación Principal de una Línea Recta. Se obtiene al despejar la variable y en la ecuación ax + by + c = 0. La ecuación que se obtiene es de la forma y = mx + n , con m, n ∈ . Teorema.- En y = mx + n: m = tg ∝ , donde ∝ es el ángulo que forma la recta con el eje OX medido desde OX. n : Ordenada del punto en que la recta corta al eje OY. m : Coeficiente angular, Pendiente o Inclinación de la recta. n : Coeficiente de posición. Rectas Paralelas y Perpendiculares. Teorema .- 1) Dos o más rectas son paralelas si solo si sus pendientes son iguales 2) La recta y = m 1 x + n1 es perpendicular a la recta y = m 2 x + n2, si sólo si: c) Ecuación de una recta que pasa por dos puntos Teorema.- La ecuación de la recta que pasa por P1(x1,y1) y P2(x2,y2) es: y − y1 x − x1 = y1 − y 2 x1 − x 2 siempre que la recta P1P2 no sea paralela a uno de los ejes coordenados. Observación .- La pendiente de la recta que pasa por P1(x1,y1), P2(x2,y2) es: y1 − y 2 m= x1 − x 2 Página 45 de 60
  • 46. d) Ecuación de la recta que pasa por un punto y tiene dirección m. Teorema.- La ecuación de la recta que pasa por P1(x1,y1) y tiene dirección m es: y - y 1= m ( x- x1) 5-. LA CIRCUNFERENCIA. Una circunferencia, analíticamente, es una ecuación de segundo grado con dos variables. Pero, no toda ecuación de este tipo representa siempre una circunferencia; solo en determinadas condiciones es cierto. Una circunferencia queda determinada si se conocen su centro y radio. La ecuación de la circunferencia de centro (h,k) y radio r es: ( x - h )2 + ( y - k )2 = r2 Si el centro es el origen de coordenadas, la ecuación toma la forma: x2 + y2 = r2 Toda circunferencia se puede expresar por medio de una ecuación del tipo: x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 Página 46 de 60
  • 47. Donde el centro es el punto:  D E − 2 , − 2    El radio r es : 1 r= D2 + E2 − 4F 2 Página 47 de 60
  • 48. SECCIONES CONICAS INTRODUCCION. , Dada una recta L fija en el espacio y una recta L , que la corta en un punto P. Si se hace girar L en el L , , L espacio manteniendo P y el ángulo α que L forma , con L, L genera una superficie llamada un Cono Completo de Revolución ( dos conos huecos α P unidos). L : Eje del cono , L : Generatriz del cono. P : Vértice cúspide del cono. Definición: se llaman secciones cónicas, a las curvas que se obtienen al interceptar (seccionar) un Cono Completo de Revolución con un plano. Desde el punto de vista geométrico, hay tres maneras esencialmente diferentes de seccionar el cono, lo que da origen a tres tipos o tres familias de las secciones cónicas: 1) La Familia Elipse : Las elipses se obtienen cuando el plano al cortar el cono corta a todas las generatrices, la que origina curvas cerradas ubicadas cada una de ellas a un lado del vértice del cono. La circunferencia es un caso especial de la elipse: cuando el plano es perpendicular al eje del cono. 2) La Familia Parábola: las parábolas se obtienen al cortar el cono con un plano paralelo a una generatriz. Se originan curvas abiertas ubicadas cada una de ellas a un solo lado del vértice del cono. 3) La Familia Hipérbola: las hipérbolas se obtienen al cortar el cono con un plano paralelo al eje del cono. Son curvas abiertas compuestas de dos ramas, cada una de ellas ubicadas a distinto lado del vértice del cono. Página 48 de 60
  • 49. Elipse Parábola Hipérbola Observación : Estas curvas aparecen frecuentemente en las restantes ciencias. Ej. : las orbitas de los planetas, satélites artificiales, orbitas en átomos, ... son elipses. Las trayectorias de los cohetes, cometas, proyectiles, ....son parábolas. En choques de partículas elementales en física muchas trayectorias son hipérbolas,....etc. LAS SECCIONES CÓNICAS COMO LUGARES GEOMÉTRICOS. Definición: El lugar geométrico de los puntos cuya relación de distancias a un punto y una recta fijos es constante recibe el nombre de sección cónica o simplemente cónica. El punto fijo se llama foco de la cónica, la recta fija directriz y la relación constante excentricidad que, se representa por la letra e. Si e < 1 la cónica se llama elipse. Si e = 1 la cónica se llama parábola. Si e > 1 la cónica se llama hipérbola. Página 49 de 60
  • 50. LA ELIPSE La elipse es el lugar geométrico de los puntos cuya suma de distancia a dos puntos fijos es constante. Los puntos fijos se llaman focos. y y P P a a ′ b V V x x F′ O F F′ c F a a D′ D Sean los dos puntos fijos F( c, 0) y F ′ (-c,0) y 2a la suma constante . Consideremos un punto genérico P(x,y) que pertenezca al lugar. Entonces: F ′P + P F = 2a Resolviendo esta ecuación se llega a : x2 y2 + 2 =1 a2 b Como esta ecuación contiene potencias pares de x e y, la curva es simétrica con respecto a los ejes de coordenadas x e y, y con respecto al origen. El punto O es el centro de la elipse y los ejes se denominan eje mayor y eje menor. Si los focos fueran los puntos de coordenadas (0,c) y (0,-c), el eje mayor estaría sobre el eje y, con lo que la ecuación resulta de la forma : x2 y2 + 2 =1 b2 a Página 50 de 60
  • 51. La excentricidad es: c a2 − b2 e= = a a Las ecuaciones de las directrices son: a a x+ =0 x− =0 e e Si los focos estuvieran sobre el eje y, las ecuaciones de las directrices son: a a y+ =0 y− =0 e e Se denomina lado recto de la elipse a la cuerda perpendicular al eje mayor por uno de sus focos. Su longitud es : 2b2 a Los puntos en los cuales la elipse corta al eje mayor se llaman vértices. Si el centro de la elipse es el punto (h,k) y el eje mayor tiene la dirección del eje x, la ecuación de la elipse es de la forma: ( x − h) (y −k) 2 2 + =1 a2 b2 O bien si el eje mayor es paralelo al eje y es de la forma: ( x − h) (y −k) 2 2 + =1 b2 a2 Página 51 de 60
  • 52. PARÁBOLA. Una parábola es el lugar geométrico de los puntos del plano cuyas distancias a un punto dado y a una recta dada (que pasa por el punto dado ) son iguales. P(x,y) M C O F(a,0) D C′ PF Donde =1 PM Resolviendo esta ecuación se llega a : y2 = 4ax La cuerda CC′ que pasa por el foco y es perpendicular al eje se llama lado recto. La longitud del lado recto es 4 a. Si el foco está a la izquierda de la directriz, la ecuación toma la forma: y2 = - 4 ax Si el foco pertenece al eje y, la forma de la ecuación es: x2 = + 4ay o x2 = - 4ay Si el centro de la parábola es el punto (h,k) sus ecuaciones son: ( y - k )2 = 4 a( x - h ) o ( y - k )2 = -4 a( x - h ) ( x - h )2 = 4 a( y - k ) o ( x - h )2 = -4 a( y - k ) Que desarrolladas adquieren la forma : x = ay2 + by + c o y = ax2 + bx + c Página 52 de 60
  • 53. LA HIPERBOLA La hipérbola es el lugar geométrico de los puntos cuya diferencia de distancia a los puntos fijos F(c,o) y F (-c, 0) es constante e igual a 2 a B(0,b) b c ′ A(a,0) A F′(-c,0) O a F(c,0) B′ F′P - PF = 2 a Resolviendo esta ecuación se obtiene: x2 y2 − =1 a2 b2 Si los focos fueran (0,c) y (0, -c), la ecuación sería de la forma: y2 x2 − =1 a2 b2 Página 53 de 60
  • 54. La expresión general de centro en el origen y cuyos focos estén sobre los ejes coordenados es: Ax 2 − B y 2 = ± 1, correspondiendo el signo mas cuando los focos pertenezcan al eje x. La curva es simétrica con respecto a los ejes x e y y con respecto al origen. A A′ eje real de longitud 2 a B B′ eje imaginario de longitud 2 b. c a2 + b2 La excentricidad es: e = = a a Las ecuaciones de las directrices son: a x= ± cuando los focos están sobre el eje x, e a y= ± cuando los focos están sobre el eje y. e 2b2 La longitud del lado recto es: a Las ecuaciones de las asíntotas son: b y= ± x cuando el eje real es x, a a y= ± x cuando el eje real es y b Si el centro de la hipérbola es el punto de coordenadas (h,k). Si el eje real es paralelo al eje x, la ecuación de la hipérbola es: ( x −h ) ( y −k) 2 2 − = 1 a2 b2 Página 54 de 60
  • 55. Si el eje real es paralelo al eje x, la ecuación de la hipérbola es: ( y −h ) ( x −k) 2 2 − =1 a2 b2 Las ecuaciones de las asíntotas son: b y −k = ± ( x − h ) si el eje real es paralelo al eje x a a y −k = ± ( x − h ) si el eje real es paralelo al eje y b La forma general de la ecuación de la hipérbola de ejes paralelos a los coordenadas x e y es: Ax2 - By2 + Dx + Ey + F = 0. Siendo A y B del mismo signo. Página 55 de 60
  • 56. GUIA DE EJERCICIOS N°1 1-. Realice la gráfica de las siguientes funciones:  x 3 si x ≤ 0  a) f(x) = − 3 j) f(x) =  2x si 0 < x < 5   −2x + 20 si x ≥ 5 b) f(x) = 2x 2 k) f(x) = ln x c) f(x) = x 3 l) f(x) = e x d) f(x) = −3x − 6 m) x = 2y x 4 e) f(x) = x + 5x + 6 2 n) f(x) =   5 f ) f(x) = 3x − 6 o) f(x) = 2sen2 x x+2 g) f(x) = p) f(x) = sen3x x −3 2 h) f(x) = q) f(x ) = cos 2x 3x + 1 2x + 3 si x < 0  i) f(x) =  x 2 + 3 si 0 ≤ x < 2 r) f(x) = 2cos x  7 si x ≥ 2  2-. Hallar la distancia entre: a) (-2,3) y (5,1) b) (6, -1) y (-4, -3) 3-. Demostrar que los puntos A (3,8), B (-11,3), C (-8, -2) son los vértices de un triángulo isósceles. 4-. Demostrar que los puntos A (7,5), B (2,3), C (6, -7) son los vértices de un triángulo rectángulo. Hallar el área del triángulo rectángulo. 5-. Demostrar que tres puntos dados son colineales : A (-3, -2), B (5,2), C (9,4). Página 56 de 60
  • 57. 6-. Determinar un punto que equidiste de los puntos A (1,7), B (8,6), C (7, -1) 7-. Hallar las coordenadas de un punto P (x, y) que divida al segmento determinado por Q (1.7) y R (6, -3) en la relación r=2/3. 8-. Hallar las coordenadas de un punto P (x, y ) que divida al segmento determinado por Q (-2, 1) y R (3, -4) en la relación r = -8/3. 9-. El extremo de un diámetro de una circunferencia de centro Q (-4, 1) es R (2, 6). Hallar las coordenadas P(x, y) del otro extremo. 10-. Hallar dos puntos Q y R que dividan al segmento que une A (3, -1) con B (9, 7) en tres partes iguales. 11-. Hallar las coordenadas del extremo C (x, y) del segmento que une este punto con A (2, -2) sabiendo que el punto B (-4,1) está situado a una distancia de A a las tres quintas partes de la longitud total del segmento. 12-. Las medianas de un triángulo se cortan en un punto P (x, y) llamado baricentro, situado de los vértices a 2/3 de la distancia dé cada uno de ellos al punto medio del lado opuesto. Hallar las coordenadas del baricentro de un triángulo cuyos vértices tienen de coordenadas A(xA, yA), B (xB, yB), C (xC, yC). Página 57 de 60
  • 58. GUIA DE EJERCICIOS N°2 1. Hallar la ecuación de las rectas que pasan por los puntos: a) (2, -3) y (4, 2). Sol. 5x - 2y - 16 = 0. b) (0, 0) y (5, -3). Sol. 3x + 5y = 0. c) (5, -3) y (5, 2). Sol. x - 5 = 0. d) (-5, 2) y (3, 2). Sol. y - 2 = 0. 2. En el triángulo de vértices A(-5, 6), B(-1, -4) y C(3, 2), hallar, a) las ecuaciones de sus medianas, Sol. 7x + 6y - 1 = 0, x+1=0 x - 6y + 9= 0. b) el punto de intersección de las mismas. Sol. (-1, 4/3). 3. a) Hallar las ecuaciones de las alturas del triángulo del Problema 3. Sol. 2x + 3y - 8 = 0, 2x - y - 2 = 0, 2x - 5y + 4 = 0. b) Hallar el punto de intersección de dichas alturas. sol. (7/4, 3/2) 4. Hallar la ecuación de la recta que pasa por el punto (2, 3) y cuya abscisa en el origen es el doble que la ordenada en el origen. Sol. x + 2y - 8 = 0. 5. Hallar el valor del parámetro K para que la recta de ecuación 2x + 3Ky - 13 = 0 pase por el punto (-2, 4). Sol. K = 17/12. 6. Hallar la ecuación de la perpendicular a la recta 2x + 7y - 3 = 0 en su punto de intersección con 3x - 2y + 8 = 0. Sol. 7x - 2y + 16 = 0 6. Hallar la ecuación de la recta que pasa por el punto de intersección de las rectas 3x - 5y + 9 = 0 y 4x + 7y - 28 = 0 y cumple la condición siguiente: Página 58 de 60
  • 59. a) Pasa por el punto (-3, -5). b) Pasa por el punto (4, 2). c) Es paralela a la recta 2x + 3y - 5 = 0. d) Es perpendicular a la recta 4x + 5y - 20 = 0 Página 59 de 60
  • 60. GUIA DE EJERCICIOS N°3 1-. Determinar la ecuación de la circunferencia de centro (5, -2) y que pasa por (-1,5).que tiene por diámetro el trazo que une (-3,5) y (7,-3). que pasa por (4,5), (3,-2), (1,-4). 2-. Determinar el foco, la ecuación de la directriz y la longitud del latus rectum de la parábola 3y2 =8x. 3-. Determinar la ecuación de la parábola cuyo foco es el punto ( 6, - −2 ) y directriz la recta x - 2 = 0. Hallar la longitud del lado recto. 4-. Determinar la ecuación de la parábola de vértice el punto (3,2) y foco (5,2). 5-. Dada la elipse 9x2 + 16y2 = 576 hallar el semi eje mayor, el semi eje menor, la excentricidad, las coordenadas de los focos, las ecuaciones de las directrices y la longitud del lado recto. 6-. Determinar la ecuación de la elipse de centro el origen, foco en el punto (0,3) y semi eje mayor igual a 5. 7-. Hallar la ecuación de elipse de centro el origen, eje mayor sobre el eje x y que pase por los puntos (4,3) y (6,2). 8-. Hallar la ecuación del lugar geométrico de los puntos cuya distancia al punto (4,0) es igual a la mitad de la correspondiente a la recta x - 16 = 0. 9-. Hallar la ecuación del lugar geométrico de los puntos P(x,y) cuya suma de distancias a los puntos fijos (4,2) y (-2,2) sea igual a 8. 10-. Calcular la ecuación de hipérbola de vértices (±6,0) y asíntotas y = ± 2 x. 11-. Un punto se mueve de modo que la suma a los puntos (4,2), (-2,2) es de 8 unidades. Encontrar la ecuación de la cónica descrita por el punto e identificarla. 12-. Identificar 3y2 –8x = 0 . Encontrar excentricidad y directriz. Página 60 de 60