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Geometría
Apuntes de cátedra
Índice general
1 Geometría 1
1.1 Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Axiomas, definiciones y teoremas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.1 Axiomas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Topología y geometría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.4 Tipos de geometría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4.1 Geometrías según el tipo de espacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4.2 Geometría asociadas a transformaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4.3 Geometría según el tipo de representación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4.4 Aplicaciones geométricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.5 Véase también . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.6 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.6.1 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.6.2 Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 Figura geométrica 5
2.1 Clasificación de las figuras geométricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 Cuerpos geométricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2.1 Poliedros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2.2 Redondos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.3 Véase también . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.4 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.5 Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3 Área 7
3.1 Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.2 Área de figuras planas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.2.1 Área de un triángulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.2.2 Área de un cuadrilátero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.2.3 Área del círculo y la elipse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.2.4 Área delimitada entre dos funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.2.5 Relación área-perímetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.3 Área de superficies curvas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
i
ii ÍNDICE GENERAL
3.3.1 Superficie de revolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.3.2 Cálculo general de áreas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.4 Unidades de medida de superficies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.4.1 Sistema Internacional de Unidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.4.2 Sistema anglosajón de unidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.5 Véase también . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.6 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.6.1 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.7 Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4 Perímetro 12
4.1 Aplicaciones prácticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.2 Polígonos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.3 Ecuaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.3.1 Perímetro de un polígono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.3.2 Círculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.3.3 Semicírculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.4 Véase también . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.5 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.6 Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5 Isoperimetría 14
5.1 El problema isoperimétrico en el plano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.2 Véase también . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.3 Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.4 Notas y referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
6 Teorema de Tales 16
6.1 Los dos teoremas de Tales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
6.2 Primer teorema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
6.2.1 Corolario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
6.3 Segundo teorema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
6.3.1 Demostración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
6.3.2 Corolarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
6.4 Aplicación (Tales - teorema segundo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
6.5 Leyenda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
6.6 Notas y referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
6.7 Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
6.8 Origen del texto y las imágenes, colaboradores y licencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
6.8.1 Texto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
6.8.2 Imágenes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6.8.3 Licencia del contenido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Capítulo 1
Geometría
Alegoría de la geometría.
La geometría (del latín geometrĭa, y este del griego
γεωμετρία de γεω gueo, ‘tierra’, y μετρία metría,
‘medida’) es una rama de la matemática que se ocupa
del estudio de las propiedades de las figuras en el
plano o el espacio, incluyendo: puntos, rectas, planos,
politopos (que incluyen paralelas, perpendiculares,
curvas, superficies, polígonos, poliedros, etc.).
Es la base teórica de la geometría descriptiva o del dibujo
técnico. También da fundamento a instrumentos como el
compás, el teodolito, el pantógrafo o el sistema de posi-
cionamiento global (en especial cuando se la considera en
combinación con el análisis matemático y sobre todo con
las ecuaciones diferenciales).
Sus orígenes se remontan a la solución de problemas con-
cretos relativos a medidas. Tiene su aplicación prácti-
ca en física aplicada, mecánica, arquitectura, geografía,
cartografía, astronomía, náutica, topografía, balística,
etc. Y es útil en la preparación de diseños e incluso en
la elaboración de artesanía.
1.1 Historia
Fragmentos de los Elementos de Euclides en los Papiros de Oxi-
rrinco.
La geometría es una de las ciencias más antiguas. Ini-
cialmente está constituida en un cuerpo de conocimien-
tos prácticos en relación con las longitudes, áreas y vo-
lúmenes.La civilización babilónica fue una de las pri-
meras culturas en incorporar el estudio de la geometría
con la invención de la rueda se abrió el camino al estu-
dio de la circunferencia, que conllevaría posteriormente
al descubrimiento del número π (pi); También desarro-
llaron el sistema sexagesimal, al conocer que cada año
cuenta con 360 días, además implementaron una fórmu-
la para calcular el área del trapecio rectángulo.[1]
En el
Antiguo Egipto estaba muy desarrollada, según los textos
de Heródoto, Estrabón y Diodoro Sículo. Euclides, en el
siglo III a. C. configuró la geometría[2]
en forma axiomá-
tica y constructiva, tratamiento que estableció una norma
a seguir durante muchos siglos: la geometría euclidiana
descrita en Los Elementos.
El estudio de la astronomía y la cartografía, tratando de
determinar las posiciones de estrellas y planetas en la es-
fera celeste, sirvió como importante fuente de resolución
1
2 CAPÍTULO 1. GEOMETRÍA
de problemas geométricos durante más de un milenio.
René Descartes desarrolló simultáneamente el álgebra de
ecuaciones y la geometría analítica, marcando una nueva
etapa, donde las figuras geométricas, tales como las cur-
vas planas, podrían ser representadas analíticamente, es
decir, con funciones y ecuaciones. La geometría se enri-
quece con el estudio de la estructura intrínseca de los en-
tes geométricos que analizan Euler y Gauss, que condujo
a la creación de la topología y la geometría diferencial.
1.2 Axiomas, definiciones y teore-
mas
Un teorema descubierto y probado por Arquímedes: una esfera
tiene 2/3 del volumen de su cilindro circunscrito.
La geometría se propone ir más allá de lo alcanzado por
la intuición. Por ello, es necesario un método riguroso, sin
errores; para conseguirlo se han utilizado históricamente
los sistemas axiomáticos. El primer sistema axiomático lo
establece Euclides, aunque era incompleto. David Hilbert
propuso a principios del siglo XX otro sistema axiomáti-
co, éste ya completo. Como en todo sistema formal, las
definiciones, no sólo pretenden describir las propiedades
de los objetos, o sus relaciones. Cuando se axiomatiza al-
go, los objetos se convierten en entes abstractos ideales y
sus relaciones se denominan modelos.
Esto significa que las palabras “punto”, “recta” y “plano”
deben perder todo significado material. Cualquier con-
junto de objetos que verifique las definiciones y los axio-
mas cumplirá también todos los teoremas de la geometría
en cuestión, y sus relaciones serán virtualmente idénticas
al del modelo tradicional.
1.2.1 Axiomas
La geometría esférica es un ejemplo de geometría no euclidiana.
En geometría euclidiana, los axiomas y postulados son
proposiciones que relacionan conceptos, definidos en
función del punto, la recta y el plano. Euclides planteó
cinco postulados y fue el quinto (el postulado de paralelis-
mo) el que siglos después –cuando muchos geómetras lo
cuestionaron al analizarlo– originará nuevas geometrías:
la elíptica (geometría de Riemann) o la hiperbólica de
Nikolái Lobachevski.
En geometría analítica, los axiomas se definen en función
de ecuaciones de puntos, basándose en el análisis mate-
mático y el álgebra. Adquiere otro nuevo sentido hablar
de puntos, rectas o planos. f(x) puede definir cualquier
función, llámese recta, circunferencia, plano, etc.
1.3 Topología y geometría
El nudo de trébol.
El campo de la topología, que tuvo un gran desarro-
1.4. TIPOS DE GEOMETRÍA 3
llo en el siglo XX, es en sentido técnico un tipo de
geometría transformacional, en que las transformacio-
nes que preservan las propiedades de las figuras son los
homeomorfismos (por ejemplo, esto difiere de la geome-
tría métrica, en que las transformaciones que no alteran
las propiedades de las figuras son las isometrías). Esto ha
sido frecuentemente expreso en la forma del dicho “la to-
pología es la geometría de la página de goma”.
1.4 Tipos de geometría
Desde los antiguos griegos, ha existido numerosas contri-
buciones a la geometría, particularmente a partir del siglo
XVIII. Eso ha hecho que proliferen numerosas subramas
de la geometría con enfoques muy diferentes. Para clasi-
ficar los diferentes desarrollos de la Geometría moderna
se pueden recurrir a diferentes enfoques:
1.4.1 Geometrías según el tipo de espacio
Los antiguos griegos un único tipo de geometría a saber
geometría euclídea, hábilmente codificada en los Elemen-
tos de Euclides y debido a una escuela alejandrina enca-
bezada por Euclides. Este tipo de geometría se basó en
un estilo formal de deducciones a partir de cinco pos-
tulados básicos. Los cuatro primeros fueron ampliamen-
te aceptados y Euclides los usó extensivamente, sin em-
bargo, el quinto postulado fue menos usado y con poste-
rioridad diversos autores trataron de demostrarlo a partir
de los demás, la imposibilidad de dicha deducción llevó
a constatar que junto con la geometría euclídea existían
otros tipos de geometrías en que el quinto postulado de
Euclídes no participaba. De acuerdo a las moficiaciones
introducidas en ese quinto postulado se llega a familias
diferentes de geometrías o espacios geométricos diferen-
tes entre ellos:
• La geometría absoluta, que es el conjunto de hechos
geométricos derivables a partir únicamente de los
primeros cuatro postulados de Euclides.
• La geometría euclídea, que es la geometría particu-
lar que se obtiene de aceptar como axioma también
el quinto postulado. Los griegos consideraron dos
variantes de geometría euclídea:
• Geometría euclídea del plano
• Geometría euclídea del espacio
• La geometría clásica es una recopilación de resulta-
dos para las geometrías euclídeas.
A partir del siglo XIX se llegó a la conclusión de que po-
dían definirse geometrías no euclídeas entre ellas:
• La geometría elíptica
• La geometría esférica
• La geometría finita
• La geometría hiperbólica
• La geometría riemanniana
1.4.2 Geometría asociadas a transforma-
ciones
En el siglo XIX se constató que otra forma de enfocar
los conceptos geométricos era estudiar la invarianza de
ciertas propiedades bajo diferentes tipos de transforma-
ciones matemáticas, así se clasificaron diversas propieda-
des geométricas en grupos y se plantearon subdisciplinas
consistentes en ver cuales eran las propiedades invariantes
bajo tipos particulares de transformaciones, así aparecie-
ron los siguientes tipos de enfoques geométricos:
• Geometría afín
• Geometría conforme
• Geometría convexa
• Geometría discreta
• Geometría de incidencia
• Geometría ordenada
• Geometría proyectiva
1.4.3 Geometría según el tipo de represen-
tación
Si bien Euclides básicamente se restingió a conceptos
geométricos representables mediante figuras (puntos, lí-
neas, círculos, etc.) el desarrollo de otras ramas de las
matemáticas no conectadas inicialmente con la geometría
propiamente dicha, llevó a poder aplicar las herramientas
de otras ramas a problemas propiamente geométricos así
nacieron:
• La geometría algebraica
• La geometría analítica
• La geometría descriptiva
• La Topología geométrica
• La geometría diferencial que engloba como ramas a:
• Geometría diferencial discreta
• La geometría de curvas y superficies
• La Geometría diferencial de curvas
• La Geometría diferencial de superficies
• La Geometría diferencial de hipersuperficies
4 CAPÍTULO 1. GEOMETRÍA
• Geometría diferencial de variedades
• La geometría de Riemann
• La Geometría fractal
• Geometría sintética
1.4.4 Aplicaciones geométricas
Además de las subramas propiamente dichas moderna-
mente han surgido numerosas aplicaciones prácticas de
la geometría entre ellas:
• • Geometría computacional
• Geometría constructiva de sólidos
• Geometría molecular
1.5 Véase también
• Portal:Matemática. Contenido relacionado con
Matemática.
• Portal:Álgebra. Contenido relacionado con
Álgebra.
1.6 Referencias
[1] Baldor, Gaaplex (2014). Geometría plana y del espacio y
trigonometría. México: publicaciones cultural. ISBN 978-
8435700788.
[2] Descubierta una geometría subyacente a la física cuántica
(en inglés).
1.6.1 Bibliografía
• Boyer, C. B. (1991) [1989]. A History of Mathema-
tics (Second edition, revised by Uta C. Merzbach
edición). New York: Wiley. ISBN 0-471-54397-7.
• Nikolai I. Lobachevsky, Pangeometry, translator and
editor: A. Papadopoulos, Heritage of European
Mathematics Series, Vol. 4, European Mathemati-
cal Society, 2010.
• Jay Kappraff, A Participatory Approach to Modern
Geometry, 2014, World Scientific Publishing, ISBN
978-981-4556-70-5.
• Leonard Mlodinow, Euclid’s Window – The Story
of Geometry from Parallel Lines to Hyperspace, UK
edn. Allen Lane, 1992.
1.6.2 Enlaces externos
• Wikimedia Commons alberga contenido multi-
media sobre Geometría. Commons
• Wikiversidad alberga proyectos de aprendizaje
sobre Geometría.Wikiversidad
• Wikiquote alberga frases célebres de o sobre
Geometría. Wikiquote
• Wikcionario tiene definiciones y otra informa-
ción sobre geometría.Wikcionario
Capítulo 2
Figura geométrica
Figuras geométricas que delimitan superficies planas.
Una figura geométrica es un conjunto no vacío cu-
yos elementos son puntos.[1]
Las figuras geométricas
son el objeto de estudio de la geometría, rama de las
matemáticas que se dedica a analizar las propiedades y
medidas de las figuras en el espacio o en el plano.[2]
2.1 Clasificación de las figuras geo-
métricas
Para definir y clasificar las figuras geométricas, común-
mente se debe recurrir a conceptos primitivos, tales co-
mo el de punto, recta, plano y espacio, que en sí mis-
mas también se consideran figuras geométricas. A par-
tir de ellas es posible obtener todas las figuras geométri-
cas, mediante transformaciones y desplazamientos de sus
componentes.[1]
2.2 Cuerpos geométricos
Un cuerpo geométrico es una figura geométrica tridi-
mensional, es decir, que posee largo, ancho y alto, que
1 Dimension 2 Dimensions 3 Dimensions
4 Dimensions 5 Dimensions
Un segmento (1 dimensión) puede generar un polígono (2 dimen-
siones). Mediante nuevas transformaciones podemos obtener un
poliedro (3 dimensiones), un polícoro (4 dimensiones) o diversos
politopos (n dimensiones).
ocupa un lugar en el espacio y que por lo tanto posee un
volumen.[3]
Los cuerpos geométricos se pueden clasificar a su vez en
poliedros y cuerpos geométricos redondos o no poliedros.
2.2.1 Poliedros
Los poliedros o cuerpos planos, son cuerpos geométri-
cos cuyas caras son todas figuras geométricas exclusiva-
mente planas. Entre los más conocidos se encuentran los
siguientes:[4]
• Sólidos platónicos
• Pirámide
• Prisma
5
6 CAPÍTULO 2. FIGURA GEOMÉTRICA
Proyección de un hipercubo, con una transformación similar a
la que se puede aplicar a un cubo de tres dimensiones o también
llamado 3D.
Cuerpos geométricos o figuras geométricas «sólidas» que delimi-
tan volúmenes.
2.2.2 Redondos
Los cuerpos redondos son aquellos que tienen, al menos,
una de sus caras o superficies de forma curva. Entre los
más conocidos se encuentran:[4]
• Esfera
• Cilindro
• Toro
• Cono
2.3 Véase también
• Portal:Geometría. Contenido relacionado con
Geometría.
• Anexo:Ecuaciones de figuras geométricas
• Geometría constructiva de sólidos
• Geometría del espacio
• Geometría euclídea
• Lugar geométrico
• Forma (figura)
2.4 Referencias
[1] Polanía Sagra, Claudia; Sánchez Suleta, Carmen (2007).
Lorenza Correa, ed. Un acercamiento al pensamiento geo-
métrico (I edición). Universidad de Medellín, Colombia.
ISBN 978-958-98-129-0-7.
[2] MathWorld. «Geometry» (en inglés). Consultado el 7 de
abril de 2013.
[3] Icarito. «Cuerpos geométricos». Consultado el 7 de abril
de 2013.
[4] Disfrutalasmatematicas.com. «Geometría sólida». Con-
sultado el 7 de abril de 2013.
2.5 Enlaces externos
• Figuras geométricas, en profesorenlinea.cl
• Wikimedia Commons alberga contenido multi-
media sobre Figura geométricaCommons.
Capítulo 3
Área
El área es una medida de extensión de una superficie,
expresada en unidades de medida denominadas unidades
de superficie. El área es un concepto métrico que requiere
que el espacio donde se define se especifique una medida.
Para superficies planas, el concepto es más intuitivo.
Cualquier superficie plana de lados rectos, por ejemplo
un polígono, puede triangularse y se puede calcular su
área como suma de las áreas de dichos triángulos. Oca-
sionalmente se usa el término "área” como sinónimo de
superficie, cuando no existe confusión entre el concepto
geométrico en sí mismo (superficie) y la magnitud métri-
ca asociada al concepto geométrico (área).
Sin embargo, para calcular el área de superficies curvas
se requiere introducir métodos de geometría diferencial.
Para poder definir el área de una superficie en general –
que es un concepto métrico–, se tiene que haber definido
un tensor métrico sobre la superficie en cuestión: cuando
la superficie está dentro de un espacio euclídeo, la super-
ficie hereda una estructura métrica natural inducida por
la métrica euclidiana.
3.1 Historia
La idea de que el área es la medida que proporciona el
tamaño de la región encerrada en una figura geométrica
proviene de la antigüedad. En el Antiguo Egipto, tras la
crecida anual de río Nilo inundando los campos, surge la
necesidad de calcular el área de cada parcela agrícola pa-
ra restablecer sus límites; para solventar eso, los egipcios
inventaron la geometría, según Heródoto.[1]
El modo de calcular el área de un polígono como la suma
de las áreas de los triángulos, es un método que fue pro-
puesto por primera vez por el sabio griego Antifón hacia
el año 430 a. C. Hallar el área de una figura curva gene-
ra más dificultad. El método de agotamiento consiste en
inscribir y circunscribir polígonos en la figura geométri-
ca, aumentar el número de lados de dichos polígonos y
hallar el área buscada. Con el sistema que se conoce co-
mo método exhaustivo de Eudoxo, consiguió obtener una
aproximación para calcular el área de un círculo. Dicho
sistema fue empleado tiempo después por Arquímedes
para resolver otros problemas similares,[2]
así como el
cálculo aproximado del número π.
3.2 Área de figuras planas
3.2.1 Área de un triángulo
Áreas en un plano cuadriculado.
• El área de un triángulo es igual al semiproducto entre
la longitud de una base y la altura relativa a esta:[3]
A = b·h
2
donde b es la base del triángulo y h es la altura
correspondiente a la base. (se puede considerar
cualquier lado como base)
• Si el triángulo es rectángulo, la altura coincide con
uno de los catetos, con lo cual el área es igual al se-
miproducto de los catetos:
A = a·b
2
donde a y b son los catetos.
7
8 CAPÍTULO 3. ÁREA
• Si se conoce la longitud de sus lados, se puede apli-
car la fórmula de Herón.
A =
√
s(s − a)(s − b)(s − c)
donde a, b, c son los valores de las longitudes de
sus lados, s = ½ (a + b + c) es el semiperimetro
del triángulo.
• Si el triángulo es equilátero, el área es igual a un
cuarto del cuadrado de un lado por la raíz cuadra-
da de 3:
A =
√
3 · a2
4
donde a es un lado del triángulo.
3.2.2 Área de un cuadrilátero
A
B
C
D
b
c
d
a
e f
α
β
γ
δ
θ
Trapezoide.
• El área del trapezoide o de cualquier cuadrilátero es
igual al semiproducto de sus diagonales por el seno
del ángulo que forman.
A = AC·BD·sin θ
2
El área también se puede obtener mediante
triangulación:
A = a·d·sin α+b·c·sin γ
2
Siendo:
α el ángulo comprendido entre los
lados a y d .
γ el ángulo comprendido entre los
lados b y c .
• El rectángulo es un paralelogramo cuyos ángulos son
todos de 90º, y el área es igual al producto de dos de
sus lados contiguos a y b:[3]
A = a · b
• El rombo es un paralelogramo, cuyos 4 lados son
iguales, y tiene su área dada por el semiproducto de
sus dos diagonales:
A = AC·BD
2
• El cuadrado es el polígono regular de cuatro lados;
es a la vez un rectángulo y un rombo, por lo que su
área puede ser calculada de la misma manera que la
de estos dos. En particular, dado que sus lados son
iguales, se usa la fórmula:[3]
A = a · a = a2
• El romboide tiene su área dada por el producto de
uno de sus lados y su altura respectiva:[3]
A = b · h
• El trapecio, el cual tiene dos lados opuestos parale-
los entre sí y dos lados no paralelos, tiene un área
que viene dada por la media aritmética de sus lados
paralelos multiplicado por la distancia entre ellos
(altura):[3]
A = a+b
2 · h
3.2.3 Área del círculo y la elipse
El área de un círculo, o la delimitada por una
circunferencia, se calcula mediante la siguiente expresión
matemática:[4]
A = πr2
El área delimitada por una elipse es similar y se obtiene
como producto del semieje mayor por el semieje menor
multiplicados por π:[5]
A = πab
3.3. ÁREA DE SUPERFICIES CURVAS 9
El área delimitada entre la gráfica de dos curvas puede calcularse
mediante la diferencia entre las integrales de ambas funciones.
3.2.4 Área delimitada entre dos funciones
Una forma para hallar el área delimitada entre dos
funciones, es utilizando el cálculo integral:
´A(a, b) =
∫ b
a
|f(x) − g(x)|dx
El resultado de esta integral es el área comprendida entre
las curvas: f(x) y g(x)[< f(x)] en el intervalo [a, b] .
Ejemplo
Si se quiere hallar el área delimitada entre el eje x y la
función f(x) = 4 − x2
en el intervalo [−2; 2] , se utiliza
la ecuación anterior, en este caso: g(x) = 0 entonces
evaluando la integral, se obtiene:
A(−2, 2) =
∫ 2
−2
|4 − x2
− 0|dx = 2
∫ 2
0
4 − x2
dx =
= 2
[
4x −
x3
3
]2
0
= 2
[
8 −
(
23
− 0
3
)]
=
32
3
Por lo que se concluye que el área delimitada es 32/3 .
El volumen encerrado entre dos funciones también puede
ser reducido al cálculo de una integral, similar.
3.2.5 Relación área-perímetro
Dada una curva simple cerrada en el plano euclídeo puede
probarse que su longitud o perímetro del área encerrada
y la propia área encerrada satisfacen la relación:
A
L2 ≤ 1
4π
La igualdad se alcanza sólo para un círculo el resto de
figuras y formas posibles cumplen la desigualdad estricta.
3.3 Área de superficies curvas
El área de una superficie curva es más complejo y en ge-
neral supone realizar algún tipo de idealización o límite
para medirlo.
• Cuando la superficie es desarrollable, como sucede
con el área lateral de un cilindro o de un cono el área
de la superficie puede calcularse a partir del área
desarrollada que siempre es una figura plana. Una
condición matemática necesaria para que una super-
ficie sea desarrollable es que su curvatura gaussiana
sea nula.
• Cuando la superficie no es desarrollable, el cálculo
de la superficie o la fórmula analítica para encontrar
dicho valor es más trabajoso. Un ejemplo de super-
ficie no desarrollable es la esfera ya que su curvatura
gaussiana coincide con el inverso de su radio al cua-
drado, y por tanto no es cero. Sin embargo la esfera
es una superficie de revolución.
3.3.1 Superficie de revolución
Una superficie de revolución generada por un tramo de la curva
y=2+cos x rotada alrededor del eje x.
Cuando una superficie curva puede ser generada hacien-
do girar un curva plana o generatriz alrededor de un eje
directriz, la superficie resultante se llama superficie de re-
volución y su área puede ser calculada fácilmente a partir
de la longitud de la curva generatriz que al girar confor-
ma la superficie. Si y=f(x) es la ecuación que define un
10 CAPÍTULO 3. ÁREA
tramo de curva, al girar esta curva alrededor del eje X se
genera una superficie de revolución cuya área lateral vale:
Ar(a, b) =
2π
∫ b
a
f(x)
√
1 +
(
df(x)
dx
)2
dx
Ejemplos particulares de superficies de revolución son:
• El área de esfera de radio R que viene dada por
4πR2
• El área de un cono de radio R y de altura h viene
dada por πRh
√
1 + R2/h2
• El área lateral de un cilindro de radio R y altura h
es simplemente 2πRh
3.3.2 Cálculo general de áreas
Mediante la geometría diferencial de superficies o más
generalmente la geometría riemanniana puede calcularse
el área de cualquier superficie curva finita. Si la superficie
viene dada por la función explícita z = f(x, y) entonces,
dada una región Ω contenida en una superficie su área
resultar ser:
A(Ω) =
∫∫
Ω
√
1 +
(
∂f
∂x
)2
+
(
∂f
∂y
)2
dxdy
De manera un poco más general si conocemos la ecuación
paramétrica de la superficie en función de dos coorde-
nadas cualesquiera u y v entonces el área anterior puede
escribirse como:
A(Ω) =
∫∫
Ω
√
EG − F2 dudv
Donde E, F y G son las componentes del tensor métri-
co o primera forma fundamental de la superficie en las
coordenadas paramétricas u y v.
En una variedad de Riemann de dimensión n > 1 puede
definirse el área de ciertas subvariedades cuya dimensión
sea 2. Para ello se define un conjunto de dos coordenadas
(u, v) que parametricen la subvariedad y se construye un
atlas para subvariedad, entonces el área es la integral de
una 2-forma sobre dicha variedad. Esta definición coinci-
diría con la definición de áreas dada a partir de la primera
forma fundamental.
3.4 Unidades de medida de superfi-
cies
3.4.1 Sistema Internacional de Unidades
Según el Sistema Internacional de Unidades, las unidades
cuadradas son las que se listan a continuación:
Múltiplos
• Kilómetro cuadrado: 106
metros cuadrados
• Hectómetro cuadrado o hectárea: 104
metros cua-
drados
• Decámetro cuadrado o área: 102
metros cuadrados
Unidad básica
• metro cuadrado: unidad derivada del SI
• Elenio: litro/centímetro
• Piornio: (candela·estereorradián)/lux
Submúltiplos
• Decímetro cuadrado: 10−2
m2
(una centésima de
metro cuadrado)
• Centímetro cuadrado: 10−4
m2
(una diezmilésima
de metro cuadrado)
• Milímetro cuadrado: 10−6
m2
(una millonésima de
metro cuadrado)
• barn: 10−28
m2
(metro cuadrado)
3.4.2 Sistema anglosajón de unidades
Las unidades más usadas del sistema anglosajón son:
• pulgada cuadrada
• pie cuadrado
• yarda cuadrada
• acre
3.5 Véase también
• Unidad de medida
• Metrología
• Áreas de figuras geométricas
3.6 Referencias
[1] Heródoto Historias, Libro II.
[2] El problema del área. fca.unl.edu.ar
[3] Spiegel y Abellanas, 1992, p.9
[4] Spiegel y Abellanas, 1992, p. 10
[5] Spiegel y Abellanas, 1992, p. 11
3.7. ENLACES EXTERNOS 11
3.6.1 Bibliografía
• Spiegel, Murray R.; Abellanas, Lorenzo (1992).
McGraw-Hill, ed. Fórmulas y tablas de matemática
aplicada. Aravaca (Madrid). ISBN 84-7615-197-7.
3.7 Enlaces externos
• Wikimedia Commons alberga contenido multi-
media sobre Área. Commons
• Wikcionario tiene definiciones y otra informa-
ción sobre área.Wikcionario
• Weisstein, Eric W. «Área». En Weisstein, Eric W.
MathWorld (en inglés). Wolfram Research.
• El problema del área, en fca.unl.edu.ar
• El valor del área representada gráficamente, en
fca.unl.edu.ar
Capítulo 4
Perímetro
En geometría, el perímetro es la suma de las longitudes
de los lados de una figura geométrica.
El perímetro es la distancia alrededor de una figura de dos di-
mensiones, o la medición de la distancia en torno a algo; la lon-
gitud de la frontera.
La palabra viene del griego peri (alrededor) y metro
(medida). El término puede ser utilizado tanto para la
distancia o longitud, como para la longitud del contorno
de una forma. El perímetro de un círculo se llama lon-
gitud de la circunferencia. La mitad del perímetro es el
semiperímetro.
Calculando el perímetro tiene considerables aplicaciones
prácticas. El perímetro se puede utilizar para calcular la
longitud de la valla requerido para rodear un patio o jar-
dín.
4.1 Aplicaciones prácticas
El perímetro y el área son magnitudes fundamentales en
la determinación de un polígono o una figura geométrica;
se utiliza para calcular la frontera de un objeto, tal como
una valla. El área se utiliza cuando podemos obtener la
superficie interior de un perímetro que se desea cubrir
con algo, tal como césped o fertilizantes.
4.2 Polígonos
3
4
5
6
Los polígonos regulares son necesarios para determinar
los perímetros, no solo porque son las formas más sim-
ples, también porque los perímetros de muchas formas se
calculan mediante la aproximación de ellos.
El primer matemático conocido por haber utilizado este
tipo de razonamiento es Arquímedes, que se aproxima al
perímetro de un círculo rodeándola con polígonos regu-
lares. El perímetro de un polígono es igual a la suma de
las longitudes de sus bordes. En particular, el perímetro
de un rectángulo que es ancho (a) y longitud (l) es igual
a 2a + 2 l. Un polígono equilátero es un polígono que tie-
ne todos los lados de la misma longitud (por ejemplo, un
rombo es un polígono equilátero 4 caras).
Para calcular el perímetro de un polígono equilátero, uno
debe multiplicar la longitud común de los lados por el
número de lados. Un polígono regular puede ser defini-
do por el número de sus lados y por su radio, es decir,
12
4.4. VÉASE TAMBIÉN 13
la distancia constante entre su centro y cada uno de sus
vértices.
4.3 Ecuaciones
4.3.1 Perímetro de un polígono
El perímetro de un polígono se calcula sumando las lon-
gitudes de todos sus lados. Así pues, la fórmula para los
triángulos es P = a + b + c, donde a , b y c son las longi-
tudes de cada lado. Para los cuadriláteros, la ecuación es
P = a + b + c + d. Más en general, para un polígono de n
lados:
P = a1 + a2 + a3 + ... + an =
∑n
i=1 ai
donde n es el número de lados y ai es la longitud del lado
i . Es entonces que para un polígono equilátero o regular,
siendo que todos los lados son iguales:
P = na
4.3.2 Círculos
El perímetro de un círculo es una circunferencia y su lon-
gitud es:
P = 2πr = 2r · π
donde:
P es la longitud del perímetro
π es la constante matemática pi ( π =
3.1415... )
r es la longitud del radio
d es la longitud del diámetro
Para obtener el perímetro de un círculo se multiplica el
diámetro por el número π.
4.3.3 Semicírculo
Un semicírculo es delimitada por un diámetro y la mitad
de una circunferencia, por eso su perímetro es:
P = 2r + r · π = r(2 + π)
o
P = d + (d · π)/2 = d(1 + π/2)
donde:
• P es la longitud del perímetro
• π es la constante matemática pi ( π =
3.14159265... )
• r es la longitud del radio
• d es la longitud del diámetro
4.4 Véase también
• Circunferencia
• Teorema de Pitágoras
• Teorema isoperimétrico
• Geometría
• Plano
• Polígono regular
4.5 Referencias
• Weisstein, Eric W. «Perímetro». En Weisstein, Eric
W. MathWorld (en inglés). Wolfram Research.
• Weisstein, Eric W. «Semiperímetro». En Weisstein,
Eric W. MathWorld (en inglés). Wolfram Research.
4.6 Enlaces externos
• Wikcionario tiene definiciones y otra informa-
ción sobre perímetro.Wikcionario
Capítulo 5
Isoperimetría
Isoperimetría significa literalmente “con un perímetro
igual”. En matemática, la isoperimetría es el estudio ge-
neral de las figuras geométricas que tienen contornos
iguales.
5.1 El problema isoperimétrico en
el plano
En una región no convexa, una “melladura” en su perímetro pue-
de ser “reflejada” (hacia afuera), para aumentar el área de la
región, manteniendo el mismo perímetro.
El problema isoperimétrico clásico data de la antigüedad.
El problema se puede enunciar como sigue: Entre todas
las curvas cerradas en el plano de perímetro fijo, ¿qué
curva (si la hay) maximiza el área de la región que encie-
rra? Se puede demostrar que esta cuestión es equivalente
al siguiente problema: Entre todas las curvas cerradas en
el plano que cierra un área fija, ¿qué curva (si la hay) mi-
nimiza el perímetro?
Este problema está relacionado conceptualmente con el
principio de mínima acción de la física, en que puede
ser reescrito: ¿cuál es el principio de acción que encie-
rra la mayor área, con la mayor economía de esfuerzo?
El filósofo y científico del siglo XV, cardenal Nicolás de
Cusa, consideró la acción rotatoria, el proceso por el que
Una región alargada puede hacerse más redonda, manteniendo
fijo su perímetro y aumentando así su área.
se genera un círculo, como el reflejo más directo, en el
dominio de las impresiones sensoriales, del proceso por
el que se crea el universo. El astrónomo y astrólogo ale-
mán Johannes Kepler invocó el principio isoperimétrico
al discutir la morfología del sistema solar, en Mysterium
Cosmographicum (El misterio sagrado del Cosmos, 1596).
Aunque el círculo parece ser la solución obvia al pro-
blema, probar este hecho es bastante difícil. El primer
avance hacia la solución lo hizo el geómetra suizo Jakob
Steiner en 1838, usando un método geométrico llama-
do simetrización de Steiner. Steiner mostró que si existía
una solución, entonces tenía que ser el círculo. La prue-
ba de Steiner la completaron más adelante varios otros
matemáticos.
Steiner comienza con algunas construcciones
geométricas[1]
fáciles de entender; por ejemplo, se
14
5.4. NOTAS Y REFERENCIAS 15
puede demostrar que cualquier curva cerrada que encie-
rra una región que no es completamente convexa puede
ser modificada para encerrar un área mayor “volteando”
las áreas cóncavas para que se vuelvan convexas. Se
puede demostrar además que cualquier curva cerrada que
no sea completamente simétrica puede ser deformada
para encerrar un área mayor. La única forma que es
perfectamente convexa y simétrica es el círculo, aunque
esto, en sí mismo, no representa una prueba rigurosa del
teorema isoperimétrico (ver los enlaces externos).
El teorema se suele enunciar en forma de una desigualdad
que relaciona el perímetro y el área de una curva cerrada
en el plano. Si P es el perímetro de la curva y A es el área
de la región cerrada por la curva, entonces la desigualdad
establece que
4πA ≤ P2
.
Para el caso de un círculo de radio r, tenemos A = πr2
y
P = 2πr, e introduciendo estos valores en la desigualdad
se muestra que el círculo maximiza de hecho el área entre
todas las curvas de perímetro fijo. De hecho, el círculo es
la única curva que maximiza el área.
Hay docenas de pruebas para esta desigualdad clásica.
Varias se comentan en el artículo de Treiberg enlazado
más abajo. En 1901, Adolf Hurwitz dio una prueba pu-
ramente analítica de la desigualdad isoperimétrica clásica
basada en las Series de Fourier y en el teorema de Green.
Las formulaciones modernas de los problemas isoperi-
métricos se dan a veces en términos de geometría subrie-
manniana. En particular, el problema de Dido encuentra
la expresión en términos del grupo de Heisenberg: dado
un arco que conecta dos puntos, la “altura” z de un pun-
to en el grupo de Heisenberg corresponde al área bajo el
arco.
El teorema isoperimétrico se generaliza a espacios de
mayor dimensión: el dominio con volumen 1 con la
superficie mínima es siempre una esfera.
5.2 Véase también
• Dimensión isoperimétrica
• Problema de Dido
5.3 Enlaces externos
En inglés
• Notas sobre la desigualdad isoperimétrica para un
curso
• Treiberg: varias pruebas de la desigualdad isoperi-
métrica
• Bogomolny, Alexander. «Isoperimetric Theorem
and Inequality». Interactive Mathematics Miscellany
and Puzzles (en inglés).
5.4 Notas y referencias
[1] J. Steiner, Einfacher Beweis der isoperimetrischen Haupt-
sätze, J. reine angew Math. 18, (1838), pp. 281–296; and
Gesammelte Werke Vol. 2, pp. 77–91, Reimer, Berlin,
(1882).
Capítulo 6
Teorema de Tales
Tales de Mileto.
Existen dos teoremas relacionados con la geometría clá-
sica que reciben el nombre de teorema de Tales, ambos
atribuidos al matemático griego Tales de Mileto en el si-
glo VI a. C.
6.1 Los dos teoremas de Tales
El primero de ellos explica esencialmente una forma de
construir un triángulo semejante a uno previamente exis-
tente (“los triángulos semejantes son los que tienen ángu-
los iguales y sus lados homólogos proporcionales”). Mien-
tras que el segundo desentraña una propiedad esencial de
los circuncentros de todos los triángulos rectángulos (“en-
contrándose estos en el punto medio de su hipotenusa”),
que a su vez en la construcción geométrica es ampliamen-
te utilizado para imponer condiciones de construcción de
ángulos rectos. Si tres o más rectas paralelas son inter-
secadas cada una por dos transversales, los segmentos de
Semicírculo que ilustra el segundo teorema de Tales.
las transversales determinados por las paralelas, son pro-
porcionales.
6.2 Primer teorema
Una aplicación del teorema de Tales.
Como definición previa al enunciado del teorema, es ne-
cesario establecer que dos triángulos son semejantes si
16
6.3. SEGUNDO TEOREMA 17
tienen los ángulos correspondientes iguales y sus lados
son proporcionales entre sí. El primer teorema de Tales
recoge uno de los resultados más básicos de la geometría,
a saber, que:
Según parece, Tales descubrió el teorema mientras inves-
tigaba la condición de paralelismo entre dos rectas. De
hecho, el primer teorema de Tales puede enunciarse co-
mo que la igualdad de los cocientes de los lados de dos
triángulos no es condición suficiente de paralelismo. Sin
embargo, la principal aplicación del teorema, y la razón
de su fama, se deriva del establecimiento de la condición
de semejanza de triángulos, a raíz de la cual se obtiene el
siguiente corolario.
6.2.1 Corolario
Del establecimiento de la existencia de una relación de
semejanza entre ambos triángulos se deduce la necesaria
proporcionalidad entre sus lados. Ello significa que la ra-
zón entre la longitud de dos de ellos en un triángulo se
mantiene constante en el otro.
Por ejemplo, en la figura se observan dos triángulos que,
en virtud del teorema de Tales, son semejantes. Entonces,
del mismo se deduce a modo de corolario que el cociente
entre los lados A y B del triángulo pequeño es el mis-
mo que el cociente entre los lados D y C en el triángulo
grande. Esto es, que como por el teorema de Tales ambos
triángulos son semejantes, se cumple que:
A
B
=
D
C
Este corolario es la base de la geometría descriptiva. Su
utilidad es evidente; según Heródoto, el propio Tales em-
pleó el corolario de su teorema para medir la altura de la
pirámide de Keops en Egipto. En cualquier caso, el teo-
rema demuestra la semejanza entre dos triángulos, no la
constancia del cociente.
Del primer teorema de Tales se deduce además lo siguien-
te (realmente es otra variante de dicho teorema, y, a su
vez, consecuencia del mismo): Si las rectas A, B, C son
paralelas y cortan a otras dos rectas R y S, entonces los
segmentos que determinan en ellas son proporcionales.
6.3 Segundo teorema
El segundo teorema de Tales de Mileto es un teorema de
geometría particularmente enfocado a los triángulos rec-
tángulos, las circunferencias y los ángulos inscritos, con-
siste en el siguiente enunciado:
Este teorema (véase fig 2.1 y 2.2), es un caso particular
de una propiedad de los puntos cocíclicos y de la aplica-
ción de los ángulos inscritos dentro de una circunferencia.
fig 2.1 Ilustración del enunciado del segundo teorema de Tales
de Mileto.
6.3.1 Demostración
fig 2.2 Siempre que AC sea un diámetro, el ángulo B
será constante y recto.
fig 2.3 Los triángulos AOB y BOC son isósceles.
En la circunferencia de centro O y radio r (véase fig
2.3), los segmentos
18 CAPÍTULO 6. TEOREMA DE TALES
OA , OB y OC
son iguales por ser todos radios de la misma circunferen-
cia.
Por lo tanto los triángulos AOB y BOC son isósceles.
La suma de los ángulos del triángulo ABC es:
2α + 2β = π = 180◦
Dividiendo ambos miembros de la ecuación anterior por
dos, se obtiene:
ABC = α + β =
π
2
= 90◦
Con la expresión anterior el segundo teorema queda
demostrado.
6.3.2 Corolarios
Ya que aplicando el teorema anterior, se sabe que para
cualquier posición que adopte el vértice B vale la igual-
dad, OA = OB = OC = r, donde OB es la mediana de la
hipotenusa, (véase fig 2.3).
El corolario 2 también surge de aplicar el teorema ante-
rior, para una comprensión intuitiva basta observar la fig
2.2.
6.4 Aplicación (Tales - teorema se-
gundo)
El “segundo teorema” (de Tales de Mileto) puede ser
aplicado para trazar las tangentes a una circunferencia
k dada, que además pasen por un punto P conocido y
externo a la misma (véase figura).
Se supondrá que una tangente cualquiera t (por ahora
desconocida) toca a la circunferencia k en un punto T
(también desconocido por ahora). Se sabe por simetría
que cualquier radio r de la circunferencia k es perpen-
dicular a la tangente del punto T que dicho radio define
en la misma, por lo que concluimos que ángulo OTP es
necesariamente recto.
Construcción de tangentes (líneas rojas) a una circunferencia k
desde un punto P, utilizando el «segundo teorema de Tales».
Lo anterior implica que el triángulo OTP es rectángulo.
Recordando el «corolario 2 del teorema segundo de
Tales» podemos deducir que entonces el triángulo OTP
es inscribible en una circunferencia de radio ½ de la
hipotenusa OP del mismo.
Entonces marcando el punto H como punto medio de la
hipotenusa OP y haciendo centro en el mismo, podemos
dibujar una segunda circunferencia auxiliar (gris en la
figura) que será la que circunscribe al triángulo OTP.
Esta última circunferencia trazada se intersecará con la
circunferencia k en dos puntos T y T', estos son justa-
mente los puntos de tangencia de las dos rectas que son si-
multáneamente tangentes a k y además pasan por el punto
P, ahora ya conocidos los puntos T y T' solo basta trazar
las rectas TP y T'P (rojas en la figura) para tener resuelto
el problema.
6.5 Leyenda
Según la leyenda (relatada por Plutarco),[1]
Tales de Mi-
leto en un viaje a Egipto, visitó las pirámides de Guiza
(las de Keops, Kefrén y Micerino), construidas varios si-
glos antes. Admirado ante tan portentosos monumentos
de esta civilización, quiso saber su altura. De acuerdo a
la leyenda, trató este problema con semejanza de trián-
gulos (y bajo la suposición de que los rayos solares in-
cidentes eran paralelos), pudo establecer una relación de
semejanza (teorema primero de Tales) entre dos triángu-
los rectángulos, por un lado el que tiene por catetos (C
y D) a la longitud de la sombra de la pirámide (conoci-
ble) y la longitud de su altura (desconocida), y por otro
lado, valiéndose de una vara (clavada en el suelo de mo-
do perfectamente vertical) cuyos catetos conocibles (A y
B) son, la longitud de la vara y la longitud de su sombra.
Realizando las mediciones en una hora del día en que la
sombra de la vara sea perpendicular a la base de la cara
desde la cual medía la sombra de la pirámide y agregando
6.7. ENLACES EXTERNOS 19
a su sombra la mitad de la longitud de una de las caras,
obtenía la longitud total C de la sombra de la pirámide
hasta el centro de la misma.
Como en triángulos semejantes, se cumple que A
B = D
C ,
por lo tanto la altura de la pirámide es D = AC
B , con lo
cual resolvió el problema.
6.6 Notas y referencias
[1] Convivio dei Sette Sapienti (2, 147 A)
6.7 Enlaces externos
• Schreiber. Michael. «Thales’ Theorem». The Wol-
fram Demonstrations Project (en inglés). Wolfram
Research.
• Weisstein, Eric W. «Thales’ Theorem». En Weiss-
tein, Eric W. MathWorld (en inglés). Wolfram Re-
search.
• Munching on Inscribed Angles
• Thales’ theorem explained With interactive anima-
tion
• Aplicaciones del Teorema de Tales
20 CAPÍTULO 6. TEOREMA DE TALES
6.8 Origen del texto y las imágenes, colaboradores y licencias
6.8.1 Texto
• Geometría Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Geometr%C3%ADa?oldid=85708654 Colaboradores: Maveric149, Youssefsan, PA-
CO, Joseaperez, Moriel, JorgeGG, Pilaf, Larocka, Julie, Sanbec, Vivero, Zwobot, Dodo, Sms, Rsg, Cookie, Tano4595, Jsanchezes, El
Hoy, Lew XXI, Robotito, Rondador, Cinabrium, Pgimeno, Balderai, Ecemaml, Chewie, Elsenyor, Renabot, Digigalos, Kiekvogel, Un-
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22 CAPÍTULO 6. TEOREMA DE TALES
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  • 2. Índice general 1 Geometría 1 1.1 Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Axiomas, definiciones y teoremas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2.1 Axiomas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 Topología y geometría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.4 Tipos de geometría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.4.1 Geometrías según el tipo de espacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.4.2 Geometría asociadas a transformaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.4.3 Geometría según el tipo de representación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.4.4 Aplicaciones geométricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.5 Véase también . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.6 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.6.1 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.6.2 Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 Figura geométrica 5 2.1 Clasificación de las figuras geométricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2 Cuerpos geométricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2.1 Poliedros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2.2 Redondos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.3 Véase también . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.4 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.5 Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3 Área 7 3.1 Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.2 Área de figuras planas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.2.1 Área de un triángulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.2.2 Área de un cuadrilátero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.2.3 Área del círculo y la elipse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.2.4 Área delimitada entre dos funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.2.5 Relación área-perímetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.3 Área de superficies curvas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 i
  • 3. ii ÍNDICE GENERAL 3.3.1 Superficie de revolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.3.2 Cálculo general de áreas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.4 Unidades de medida de superficies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.4.1 Sistema Internacional de Unidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.4.2 Sistema anglosajón de unidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.5 Véase también . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.6 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.6.1 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3.7 Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 4 Perímetro 12 4.1 Aplicaciones prácticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4.2 Polígonos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4.3 Ecuaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4.3.1 Perímetro de un polígono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4.3.2 Círculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4.3.3 Semicírculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4.4 Véase también . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4.5 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4.6 Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 5 Isoperimetría 14 5.1 El problema isoperimétrico en el plano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 5.2 Véase también . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 5.3 Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 5.4 Notas y referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 6 Teorema de Tales 16 6.1 Los dos teoremas de Tales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 6.2 Primer teorema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 6.2.1 Corolario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 6.3 Segundo teorema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 6.3.1 Demostración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 6.3.2 Corolarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 6.4 Aplicación (Tales - teorema segundo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 6.5 Leyenda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 6.6 Notas y referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 6.7 Enlaces externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 6.8 Origen del texto y las imágenes, colaboradores y licencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 6.8.1 Texto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 6.8.2 Imágenes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 6.8.3 Licencia del contenido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
  • 4. Capítulo 1 Geometría Alegoría de la geometría. La geometría (del latín geometrĭa, y este del griego γεωμετρία de γεω gueo, ‘tierra’, y μετρία metría, ‘medida’) es una rama de la matemática que se ocupa del estudio de las propiedades de las figuras en el plano o el espacio, incluyendo: puntos, rectas, planos, politopos (que incluyen paralelas, perpendiculares, curvas, superficies, polígonos, poliedros, etc.). Es la base teórica de la geometría descriptiva o del dibujo técnico. También da fundamento a instrumentos como el compás, el teodolito, el pantógrafo o el sistema de posi- cionamiento global (en especial cuando se la considera en combinación con el análisis matemático y sobre todo con las ecuaciones diferenciales). Sus orígenes se remontan a la solución de problemas con- cretos relativos a medidas. Tiene su aplicación prácti- ca en física aplicada, mecánica, arquitectura, geografía, cartografía, astronomía, náutica, topografía, balística, etc. Y es útil en la preparación de diseños e incluso en la elaboración de artesanía. 1.1 Historia Fragmentos de los Elementos de Euclides en los Papiros de Oxi- rrinco. La geometría es una de las ciencias más antiguas. Ini- cialmente está constituida en un cuerpo de conocimien- tos prácticos en relación con las longitudes, áreas y vo- lúmenes.La civilización babilónica fue una de las pri- meras culturas en incorporar el estudio de la geometría con la invención de la rueda se abrió el camino al estu- dio de la circunferencia, que conllevaría posteriormente al descubrimiento del número π (pi); También desarro- llaron el sistema sexagesimal, al conocer que cada año cuenta con 360 días, además implementaron una fórmu- la para calcular el área del trapecio rectángulo.[1] En el Antiguo Egipto estaba muy desarrollada, según los textos de Heródoto, Estrabón y Diodoro Sículo. Euclides, en el siglo III a. C. configuró la geometría[2] en forma axiomá- tica y constructiva, tratamiento que estableció una norma a seguir durante muchos siglos: la geometría euclidiana descrita en Los Elementos. El estudio de la astronomía y la cartografía, tratando de determinar las posiciones de estrellas y planetas en la es- fera celeste, sirvió como importante fuente de resolución 1
  • 5. 2 CAPÍTULO 1. GEOMETRÍA de problemas geométricos durante más de un milenio. René Descartes desarrolló simultáneamente el álgebra de ecuaciones y la geometría analítica, marcando una nueva etapa, donde las figuras geométricas, tales como las cur- vas planas, podrían ser representadas analíticamente, es decir, con funciones y ecuaciones. La geometría se enri- quece con el estudio de la estructura intrínseca de los en- tes geométricos que analizan Euler y Gauss, que condujo a la creación de la topología y la geometría diferencial. 1.2 Axiomas, definiciones y teore- mas Un teorema descubierto y probado por Arquímedes: una esfera tiene 2/3 del volumen de su cilindro circunscrito. La geometría se propone ir más allá de lo alcanzado por la intuición. Por ello, es necesario un método riguroso, sin errores; para conseguirlo se han utilizado históricamente los sistemas axiomáticos. El primer sistema axiomático lo establece Euclides, aunque era incompleto. David Hilbert propuso a principios del siglo XX otro sistema axiomáti- co, éste ya completo. Como en todo sistema formal, las definiciones, no sólo pretenden describir las propiedades de los objetos, o sus relaciones. Cuando se axiomatiza al- go, los objetos se convierten en entes abstractos ideales y sus relaciones se denominan modelos. Esto significa que las palabras “punto”, “recta” y “plano” deben perder todo significado material. Cualquier con- junto de objetos que verifique las definiciones y los axio- mas cumplirá también todos los teoremas de la geometría en cuestión, y sus relaciones serán virtualmente idénticas al del modelo tradicional. 1.2.1 Axiomas La geometría esférica es un ejemplo de geometría no euclidiana. En geometría euclidiana, los axiomas y postulados son proposiciones que relacionan conceptos, definidos en función del punto, la recta y el plano. Euclides planteó cinco postulados y fue el quinto (el postulado de paralelis- mo) el que siglos después –cuando muchos geómetras lo cuestionaron al analizarlo– originará nuevas geometrías: la elíptica (geometría de Riemann) o la hiperbólica de Nikolái Lobachevski. En geometría analítica, los axiomas se definen en función de ecuaciones de puntos, basándose en el análisis mate- mático y el álgebra. Adquiere otro nuevo sentido hablar de puntos, rectas o planos. f(x) puede definir cualquier función, llámese recta, circunferencia, plano, etc. 1.3 Topología y geometría El nudo de trébol. El campo de la topología, que tuvo un gran desarro-
  • 6. 1.4. TIPOS DE GEOMETRÍA 3 llo en el siglo XX, es en sentido técnico un tipo de geometría transformacional, en que las transformacio- nes que preservan las propiedades de las figuras son los homeomorfismos (por ejemplo, esto difiere de la geome- tría métrica, en que las transformaciones que no alteran las propiedades de las figuras son las isometrías). Esto ha sido frecuentemente expreso en la forma del dicho “la to- pología es la geometría de la página de goma”. 1.4 Tipos de geometría Desde los antiguos griegos, ha existido numerosas contri- buciones a la geometría, particularmente a partir del siglo XVIII. Eso ha hecho que proliferen numerosas subramas de la geometría con enfoques muy diferentes. Para clasi- ficar los diferentes desarrollos de la Geometría moderna se pueden recurrir a diferentes enfoques: 1.4.1 Geometrías según el tipo de espacio Los antiguos griegos un único tipo de geometría a saber geometría euclídea, hábilmente codificada en los Elemen- tos de Euclides y debido a una escuela alejandrina enca- bezada por Euclides. Este tipo de geometría se basó en un estilo formal de deducciones a partir de cinco pos- tulados básicos. Los cuatro primeros fueron ampliamen- te aceptados y Euclides los usó extensivamente, sin em- bargo, el quinto postulado fue menos usado y con poste- rioridad diversos autores trataron de demostrarlo a partir de los demás, la imposibilidad de dicha deducción llevó a constatar que junto con la geometría euclídea existían otros tipos de geometrías en que el quinto postulado de Euclídes no participaba. De acuerdo a las moficiaciones introducidas en ese quinto postulado se llega a familias diferentes de geometrías o espacios geométricos diferen- tes entre ellos: • La geometría absoluta, que es el conjunto de hechos geométricos derivables a partir únicamente de los primeros cuatro postulados de Euclides. • La geometría euclídea, que es la geometría particu- lar que se obtiene de aceptar como axioma también el quinto postulado. Los griegos consideraron dos variantes de geometría euclídea: • Geometría euclídea del plano • Geometría euclídea del espacio • La geometría clásica es una recopilación de resulta- dos para las geometrías euclídeas. A partir del siglo XIX se llegó a la conclusión de que po- dían definirse geometrías no euclídeas entre ellas: • La geometría elíptica • La geometría esférica • La geometría finita • La geometría hiperbólica • La geometría riemanniana 1.4.2 Geometría asociadas a transforma- ciones En el siglo XIX se constató que otra forma de enfocar los conceptos geométricos era estudiar la invarianza de ciertas propiedades bajo diferentes tipos de transforma- ciones matemáticas, así se clasificaron diversas propieda- des geométricas en grupos y se plantearon subdisciplinas consistentes en ver cuales eran las propiedades invariantes bajo tipos particulares de transformaciones, así aparecie- ron los siguientes tipos de enfoques geométricos: • Geometría afín • Geometría conforme • Geometría convexa • Geometría discreta • Geometría de incidencia • Geometría ordenada • Geometría proyectiva 1.4.3 Geometría según el tipo de represen- tación Si bien Euclides básicamente se restingió a conceptos geométricos representables mediante figuras (puntos, lí- neas, círculos, etc.) el desarrollo de otras ramas de las matemáticas no conectadas inicialmente con la geometría propiamente dicha, llevó a poder aplicar las herramientas de otras ramas a problemas propiamente geométricos así nacieron: • La geometría algebraica • La geometría analítica • La geometría descriptiva • La Topología geométrica • La geometría diferencial que engloba como ramas a: • Geometría diferencial discreta • La geometría de curvas y superficies • La Geometría diferencial de curvas • La Geometría diferencial de superficies • La Geometría diferencial de hipersuperficies
  • 7. 4 CAPÍTULO 1. GEOMETRÍA • Geometría diferencial de variedades • La geometría de Riemann • La Geometría fractal • Geometría sintética 1.4.4 Aplicaciones geométricas Además de las subramas propiamente dichas moderna- mente han surgido numerosas aplicaciones prácticas de la geometría entre ellas: • • Geometría computacional • Geometría constructiva de sólidos • Geometría molecular 1.5 Véase también • Portal:Matemática. Contenido relacionado con Matemática. • Portal:Álgebra. Contenido relacionado con Álgebra. 1.6 Referencias [1] Baldor, Gaaplex (2014). Geometría plana y del espacio y trigonometría. México: publicaciones cultural. ISBN 978- 8435700788. [2] Descubierta una geometría subyacente a la física cuántica (en inglés). 1.6.1 Bibliografía • Boyer, C. B. (1991) [1989]. A History of Mathema- tics (Second edition, revised by Uta C. Merzbach edición). New York: Wiley. ISBN 0-471-54397-7. • Nikolai I. Lobachevsky, Pangeometry, translator and editor: A. Papadopoulos, Heritage of European Mathematics Series, Vol. 4, European Mathemati- cal Society, 2010. • Jay Kappraff, A Participatory Approach to Modern Geometry, 2014, World Scientific Publishing, ISBN 978-981-4556-70-5. • Leonard Mlodinow, Euclid’s Window – The Story of Geometry from Parallel Lines to Hyperspace, UK edn. Allen Lane, 1992. 1.6.2 Enlaces externos • Wikimedia Commons alberga contenido multi- media sobre Geometría. Commons • Wikiversidad alberga proyectos de aprendizaje sobre Geometría.Wikiversidad • Wikiquote alberga frases célebres de o sobre Geometría. Wikiquote • Wikcionario tiene definiciones y otra informa- ción sobre geometría.Wikcionario
  • 8. Capítulo 2 Figura geométrica Figuras geométricas que delimitan superficies planas. Una figura geométrica es un conjunto no vacío cu- yos elementos son puntos.[1] Las figuras geométricas son el objeto de estudio de la geometría, rama de las matemáticas que se dedica a analizar las propiedades y medidas de las figuras en el espacio o en el plano.[2] 2.1 Clasificación de las figuras geo- métricas Para definir y clasificar las figuras geométricas, común- mente se debe recurrir a conceptos primitivos, tales co- mo el de punto, recta, plano y espacio, que en sí mis- mas también se consideran figuras geométricas. A par- tir de ellas es posible obtener todas las figuras geométri- cas, mediante transformaciones y desplazamientos de sus componentes.[1] 2.2 Cuerpos geométricos Un cuerpo geométrico es una figura geométrica tridi- mensional, es decir, que posee largo, ancho y alto, que 1 Dimension 2 Dimensions 3 Dimensions 4 Dimensions 5 Dimensions Un segmento (1 dimensión) puede generar un polígono (2 dimen- siones). Mediante nuevas transformaciones podemos obtener un poliedro (3 dimensiones), un polícoro (4 dimensiones) o diversos politopos (n dimensiones). ocupa un lugar en el espacio y que por lo tanto posee un volumen.[3] Los cuerpos geométricos se pueden clasificar a su vez en poliedros y cuerpos geométricos redondos o no poliedros. 2.2.1 Poliedros Los poliedros o cuerpos planos, son cuerpos geométri- cos cuyas caras son todas figuras geométricas exclusiva- mente planas. Entre los más conocidos se encuentran los siguientes:[4] • Sólidos platónicos • Pirámide • Prisma 5
  • 9. 6 CAPÍTULO 2. FIGURA GEOMÉTRICA Proyección de un hipercubo, con una transformación similar a la que se puede aplicar a un cubo de tres dimensiones o también llamado 3D. Cuerpos geométricos o figuras geométricas «sólidas» que delimi- tan volúmenes. 2.2.2 Redondos Los cuerpos redondos son aquellos que tienen, al menos, una de sus caras o superficies de forma curva. Entre los más conocidos se encuentran:[4] • Esfera • Cilindro • Toro • Cono 2.3 Véase también • Portal:Geometría. Contenido relacionado con Geometría. • Anexo:Ecuaciones de figuras geométricas • Geometría constructiva de sólidos • Geometría del espacio • Geometría euclídea • Lugar geométrico • Forma (figura) 2.4 Referencias [1] Polanía Sagra, Claudia; Sánchez Suleta, Carmen (2007). Lorenza Correa, ed. Un acercamiento al pensamiento geo- métrico (I edición). Universidad de Medellín, Colombia. ISBN 978-958-98-129-0-7. [2] MathWorld. «Geometry» (en inglés). Consultado el 7 de abril de 2013. [3] Icarito. «Cuerpos geométricos». Consultado el 7 de abril de 2013. [4] Disfrutalasmatematicas.com. «Geometría sólida». Con- sultado el 7 de abril de 2013. 2.5 Enlaces externos • Figuras geométricas, en profesorenlinea.cl • Wikimedia Commons alberga contenido multi- media sobre Figura geométricaCommons.
  • 10. Capítulo 3 Área El área es una medida de extensión de una superficie, expresada en unidades de medida denominadas unidades de superficie. El área es un concepto métrico que requiere que el espacio donde se define se especifique una medida. Para superficies planas, el concepto es más intuitivo. Cualquier superficie plana de lados rectos, por ejemplo un polígono, puede triangularse y se puede calcular su área como suma de las áreas de dichos triángulos. Oca- sionalmente se usa el término "área” como sinónimo de superficie, cuando no existe confusión entre el concepto geométrico en sí mismo (superficie) y la magnitud métri- ca asociada al concepto geométrico (área). Sin embargo, para calcular el área de superficies curvas se requiere introducir métodos de geometría diferencial. Para poder definir el área de una superficie en general – que es un concepto métrico–, se tiene que haber definido un tensor métrico sobre la superficie en cuestión: cuando la superficie está dentro de un espacio euclídeo, la super- ficie hereda una estructura métrica natural inducida por la métrica euclidiana. 3.1 Historia La idea de que el área es la medida que proporciona el tamaño de la región encerrada en una figura geométrica proviene de la antigüedad. En el Antiguo Egipto, tras la crecida anual de río Nilo inundando los campos, surge la necesidad de calcular el área de cada parcela agrícola pa- ra restablecer sus límites; para solventar eso, los egipcios inventaron la geometría, según Heródoto.[1] El modo de calcular el área de un polígono como la suma de las áreas de los triángulos, es un método que fue pro- puesto por primera vez por el sabio griego Antifón hacia el año 430 a. C. Hallar el área de una figura curva gene- ra más dificultad. El método de agotamiento consiste en inscribir y circunscribir polígonos en la figura geométri- ca, aumentar el número de lados de dichos polígonos y hallar el área buscada. Con el sistema que se conoce co- mo método exhaustivo de Eudoxo, consiguió obtener una aproximación para calcular el área de un círculo. Dicho sistema fue empleado tiempo después por Arquímedes para resolver otros problemas similares,[2] así como el cálculo aproximado del número π. 3.2 Área de figuras planas 3.2.1 Área de un triángulo Áreas en un plano cuadriculado. • El área de un triángulo es igual al semiproducto entre la longitud de una base y la altura relativa a esta:[3] A = b·h 2 donde b es la base del triángulo y h es la altura correspondiente a la base. (se puede considerar cualquier lado como base) • Si el triángulo es rectángulo, la altura coincide con uno de los catetos, con lo cual el área es igual al se- miproducto de los catetos: A = a·b 2 donde a y b son los catetos. 7
  • 11. 8 CAPÍTULO 3. ÁREA • Si se conoce la longitud de sus lados, se puede apli- car la fórmula de Herón. A = √ s(s − a)(s − b)(s − c) donde a, b, c son los valores de las longitudes de sus lados, s = ½ (a + b + c) es el semiperimetro del triángulo. • Si el triángulo es equilátero, el área es igual a un cuarto del cuadrado de un lado por la raíz cuadra- da de 3: A = √ 3 · a2 4 donde a es un lado del triángulo. 3.2.2 Área de un cuadrilátero A B C D b c d a e f α β γ δ θ Trapezoide. • El área del trapezoide o de cualquier cuadrilátero es igual al semiproducto de sus diagonales por el seno del ángulo que forman. A = AC·BD·sin θ 2 El área también se puede obtener mediante triangulación: A = a·d·sin α+b·c·sin γ 2 Siendo: α el ángulo comprendido entre los lados a y d . γ el ángulo comprendido entre los lados b y c . • El rectángulo es un paralelogramo cuyos ángulos son todos de 90º, y el área es igual al producto de dos de sus lados contiguos a y b:[3] A = a · b • El rombo es un paralelogramo, cuyos 4 lados son iguales, y tiene su área dada por el semiproducto de sus dos diagonales: A = AC·BD 2 • El cuadrado es el polígono regular de cuatro lados; es a la vez un rectángulo y un rombo, por lo que su área puede ser calculada de la misma manera que la de estos dos. En particular, dado que sus lados son iguales, se usa la fórmula:[3] A = a · a = a2 • El romboide tiene su área dada por el producto de uno de sus lados y su altura respectiva:[3] A = b · h • El trapecio, el cual tiene dos lados opuestos parale- los entre sí y dos lados no paralelos, tiene un área que viene dada por la media aritmética de sus lados paralelos multiplicado por la distancia entre ellos (altura):[3] A = a+b 2 · h 3.2.3 Área del círculo y la elipse El área de un círculo, o la delimitada por una circunferencia, se calcula mediante la siguiente expresión matemática:[4] A = πr2 El área delimitada por una elipse es similar y se obtiene como producto del semieje mayor por el semieje menor multiplicados por π:[5] A = πab
  • 12. 3.3. ÁREA DE SUPERFICIES CURVAS 9 El área delimitada entre la gráfica de dos curvas puede calcularse mediante la diferencia entre las integrales de ambas funciones. 3.2.4 Área delimitada entre dos funciones Una forma para hallar el área delimitada entre dos funciones, es utilizando el cálculo integral: ´A(a, b) = ∫ b a |f(x) − g(x)|dx El resultado de esta integral es el área comprendida entre las curvas: f(x) y g(x)[< f(x)] en el intervalo [a, b] . Ejemplo Si se quiere hallar el área delimitada entre el eje x y la función f(x) = 4 − x2 en el intervalo [−2; 2] , se utiliza la ecuación anterior, en este caso: g(x) = 0 entonces evaluando la integral, se obtiene: A(−2, 2) = ∫ 2 −2 |4 − x2 − 0|dx = 2 ∫ 2 0 4 − x2 dx = = 2 [ 4x − x3 3 ]2 0 = 2 [ 8 − ( 23 − 0 3 )] = 32 3 Por lo que se concluye que el área delimitada es 32/3 . El volumen encerrado entre dos funciones también puede ser reducido al cálculo de una integral, similar. 3.2.5 Relación área-perímetro Dada una curva simple cerrada en el plano euclídeo puede probarse que su longitud o perímetro del área encerrada y la propia área encerrada satisfacen la relación: A L2 ≤ 1 4π La igualdad se alcanza sólo para un círculo el resto de figuras y formas posibles cumplen la desigualdad estricta. 3.3 Área de superficies curvas El área de una superficie curva es más complejo y en ge- neral supone realizar algún tipo de idealización o límite para medirlo. • Cuando la superficie es desarrollable, como sucede con el área lateral de un cilindro o de un cono el área de la superficie puede calcularse a partir del área desarrollada que siempre es una figura plana. Una condición matemática necesaria para que una super- ficie sea desarrollable es que su curvatura gaussiana sea nula. • Cuando la superficie no es desarrollable, el cálculo de la superficie o la fórmula analítica para encontrar dicho valor es más trabajoso. Un ejemplo de super- ficie no desarrollable es la esfera ya que su curvatura gaussiana coincide con el inverso de su radio al cua- drado, y por tanto no es cero. Sin embargo la esfera es una superficie de revolución. 3.3.1 Superficie de revolución Una superficie de revolución generada por un tramo de la curva y=2+cos x rotada alrededor del eje x. Cuando una superficie curva puede ser generada hacien- do girar un curva plana o generatriz alrededor de un eje directriz, la superficie resultante se llama superficie de re- volución y su área puede ser calculada fácilmente a partir de la longitud de la curva generatriz que al girar confor- ma la superficie. Si y=f(x) es la ecuación que define un
  • 13. 10 CAPÍTULO 3. ÁREA tramo de curva, al girar esta curva alrededor del eje X se genera una superficie de revolución cuya área lateral vale: Ar(a, b) = 2π ∫ b a f(x) √ 1 + ( df(x) dx )2 dx Ejemplos particulares de superficies de revolución son: • El área de esfera de radio R que viene dada por 4πR2 • El área de un cono de radio R y de altura h viene dada por πRh √ 1 + R2/h2 • El área lateral de un cilindro de radio R y altura h es simplemente 2πRh 3.3.2 Cálculo general de áreas Mediante la geometría diferencial de superficies o más generalmente la geometría riemanniana puede calcularse el área de cualquier superficie curva finita. Si la superficie viene dada por la función explícita z = f(x, y) entonces, dada una región Ω contenida en una superficie su área resultar ser: A(Ω) = ∫∫ Ω √ 1 + ( ∂f ∂x )2 + ( ∂f ∂y )2 dxdy De manera un poco más general si conocemos la ecuación paramétrica de la superficie en función de dos coorde- nadas cualesquiera u y v entonces el área anterior puede escribirse como: A(Ω) = ∫∫ Ω √ EG − F2 dudv Donde E, F y G son las componentes del tensor métri- co o primera forma fundamental de la superficie en las coordenadas paramétricas u y v. En una variedad de Riemann de dimensión n > 1 puede definirse el área de ciertas subvariedades cuya dimensión sea 2. Para ello se define un conjunto de dos coordenadas (u, v) que parametricen la subvariedad y se construye un atlas para subvariedad, entonces el área es la integral de una 2-forma sobre dicha variedad. Esta definición coinci- diría con la definición de áreas dada a partir de la primera forma fundamental. 3.4 Unidades de medida de superfi- cies 3.4.1 Sistema Internacional de Unidades Según el Sistema Internacional de Unidades, las unidades cuadradas son las que se listan a continuación: Múltiplos • Kilómetro cuadrado: 106 metros cuadrados • Hectómetro cuadrado o hectárea: 104 metros cua- drados • Decámetro cuadrado o área: 102 metros cuadrados Unidad básica • metro cuadrado: unidad derivada del SI • Elenio: litro/centímetro • Piornio: (candela·estereorradián)/lux Submúltiplos • Decímetro cuadrado: 10−2 m2 (una centésima de metro cuadrado) • Centímetro cuadrado: 10−4 m2 (una diezmilésima de metro cuadrado) • Milímetro cuadrado: 10−6 m2 (una millonésima de metro cuadrado) • barn: 10−28 m2 (metro cuadrado) 3.4.2 Sistema anglosajón de unidades Las unidades más usadas del sistema anglosajón son: • pulgada cuadrada • pie cuadrado • yarda cuadrada • acre 3.5 Véase también • Unidad de medida • Metrología • Áreas de figuras geométricas 3.6 Referencias [1] Heródoto Historias, Libro II. [2] El problema del área. fca.unl.edu.ar [3] Spiegel y Abellanas, 1992, p.9 [4] Spiegel y Abellanas, 1992, p. 10 [5] Spiegel y Abellanas, 1992, p. 11
  • 14. 3.7. ENLACES EXTERNOS 11 3.6.1 Bibliografía • Spiegel, Murray R.; Abellanas, Lorenzo (1992). McGraw-Hill, ed. Fórmulas y tablas de matemática aplicada. Aravaca (Madrid). ISBN 84-7615-197-7. 3.7 Enlaces externos • Wikimedia Commons alberga contenido multi- media sobre Área. Commons • Wikcionario tiene definiciones y otra informa- ción sobre área.Wikcionario • Weisstein, Eric W. «Área». En Weisstein, Eric W. MathWorld (en inglés). Wolfram Research. • El problema del área, en fca.unl.edu.ar • El valor del área representada gráficamente, en fca.unl.edu.ar
  • 15. Capítulo 4 Perímetro En geometría, el perímetro es la suma de las longitudes de los lados de una figura geométrica. El perímetro es la distancia alrededor de una figura de dos di- mensiones, o la medición de la distancia en torno a algo; la lon- gitud de la frontera. La palabra viene del griego peri (alrededor) y metro (medida). El término puede ser utilizado tanto para la distancia o longitud, como para la longitud del contorno de una forma. El perímetro de un círculo se llama lon- gitud de la circunferencia. La mitad del perímetro es el semiperímetro. Calculando el perímetro tiene considerables aplicaciones prácticas. El perímetro se puede utilizar para calcular la longitud de la valla requerido para rodear un patio o jar- dín. 4.1 Aplicaciones prácticas El perímetro y el área son magnitudes fundamentales en la determinación de un polígono o una figura geométrica; se utiliza para calcular la frontera de un objeto, tal como una valla. El área se utiliza cuando podemos obtener la superficie interior de un perímetro que se desea cubrir con algo, tal como césped o fertilizantes. 4.2 Polígonos 3 4 5 6 Los polígonos regulares son necesarios para determinar los perímetros, no solo porque son las formas más sim- ples, también porque los perímetros de muchas formas se calculan mediante la aproximación de ellos. El primer matemático conocido por haber utilizado este tipo de razonamiento es Arquímedes, que se aproxima al perímetro de un círculo rodeándola con polígonos regu- lares. El perímetro de un polígono es igual a la suma de las longitudes de sus bordes. En particular, el perímetro de un rectángulo que es ancho (a) y longitud (l) es igual a 2a + 2 l. Un polígono equilátero es un polígono que tie- ne todos los lados de la misma longitud (por ejemplo, un rombo es un polígono equilátero 4 caras). Para calcular el perímetro de un polígono equilátero, uno debe multiplicar la longitud común de los lados por el número de lados. Un polígono regular puede ser defini- do por el número de sus lados y por su radio, es decir, 12
  • 16. 4.4. VÉASE TAMBIÉN 13 la distancia constante entre su centro y cada uno de sus vértices. 4.3 Ecuaciones 4.3.1 Perímetro de un polígono El perímetro de un polígono se calcula sumando las lon- gitudes de todos sus lados. Así pues, la fórmula para los triángulos es P = a + b + c, donde a , b y c son las longi- tudes de cada lado. Para los cuadriláteros, la ecuación es P = a + b + c + d. Más en general, para un polígono de n lados: P = a1 + a2 + a3 + ... + an = ∑n i=1 ai donde n es el número de lados y ai es la longitud del lado i . Es entonces que para un polígono equilátero o regular, siendo que todos los lados son iguales: P = na 4.3.2 Círculos El perímetro de un círculo es una circunferencia y su lon- gitud es: P = 2πr = 2r · π donde: P es la longitud del perímetro π es la constante matemática pi ( π = 3.1415... ) r es la longitud del radio d es la longitud del diámetro Para obtener el perímetro de un círculo se multiplica el diámetro por el número π. 4.3.3 Semicírculo Un semicírculo es delimitada por un diámetro y la mitad de una circunferencia, por eso su perímetro es: P = 2r + r · π = r(2 + π) o P = d + (d · π)/2 = d(1 + π/2) donde: • P es la longitud del perímetro • π es la constante matemática pi ( π = 3.14159265... ) • r es la longitud del radio • d es la longitud del diámetro 4.4 Véase también • Circunferencia • Teorema de Pitágoras • Teorema isoperimétrico • Geometría • Plano • Polígono regular 4.5 Referencias • Weisstein, Eric W. «Perímetro». En Weisstein, Eric W. MathWorld (en inglés). Wolfram Research. • Weisstein, Eric W. «Semiperímetro». En Weisstein, Eric W. MathWorld (en inglés). Wolfram Research. 4.6 Enlaces externos • Wikcionario tiene definiciones y otra informa- ción sobre perímetro.Wikcionario
  • 17. Capítulo 5 Isoperimetría Isoperimetría significa literalmente “con un perímetro igual”. En matemática, la isoperimetría es el estudio ge- neral de las figuras geométricas que tienen contornos iguales. 5.1 El problema isoperimétrico en el plano En una región no convexa, una “melladura” en su perímetro pue- de ser “reflejada” (hacia afuera), para aumentar el área de la región, manteniendo el mismo perímetro. El problema isoperimétrico clásico data de la antigüedad. El problema se puede enunciar como sigue: Entre todas las curvas cerradas en el plano de perímetro fijo, ¿qué curva (si la hay) maximiza el área de la región que encie- rra? Se puede demostrar que esta cuestión es equivalente al siguiente problema: Entre todas las curvas cerradas en el plano que cierra un área fija, ¿qué curva (si la hay) mi- nimiza el perímetro? Este problema está relacionado conceptualmente con el principio de mínima acción de la física, en que puede ser reescrito: ¿cuál es el principio de acción que encie- rra la mayor área, con la mayor economía de esfuerzo? El filósofo y científico del siglo XV, cardenal Nicolás de Cusa, consideró la acción rotatoria, el proceso por el que Una región alargada puede hacerse más redonda, manteniendo fijo su perímetro y aumentando así su área. se genera un círculo, como el reflejo más directo, en el dominio de las impresiones sensoriales, del proceso por el que se crea el universo. El astrónomo y astrólogo ale- mán Johannes Kepler invocó el principio isoperimétrico al discutir la morfología del sistema solar, en Mysterium Cosmographicum (El misterio sagrado del Cosmos, 1596). Aunque el círculo parece ser la solución obvia al pro- blema, probar este hecho es bastante difícil. El primer avance hacia la solución lo hizo el geómetra suizo Jakob Steiner en 1838, usando un método geométrico llama- do simetrización de Steiner. Steiner mostró que si existía una solución, entonces tenía que ser el círculo. La prue- ba de Steiner la completaron más adelante varios otros matemáticos. Steiner comienza con algunas construcciones geométricas[1] fáciles de entender; por ejemplo, se 14
  • 18. 5.4. NOTAS Y REFERENCIAS 15 puede demostrar que cualquier curva cerrada que encie- rra una región que no es completamente convexa puede ser modificada para encerrar un área mayor “volteando” las áreas cóncavas para que se vuelvan convexas. Se puede demostrar además que cualquier curva cerrada que no sea completamente simétrica puede ser deformada para encerrar un área mayor. La única forma que es perfectamente convexa y simétrica es el círculo, aunque esto, en sí mismo, no representa una prueba rigurosa del teorema isoperimétrico (ver los enlaces externos). El teorema se suele enunciar en forma de una desigualdad que relaciona el perímetro y el área de una curva cerrada en el plano. Si P es el perímetro de la curva y A es el área de la región cerrada por la curva, entonces la desigualdad establece que 4πA ≤ P2 . Para el caso de un círculo de radio r, tenemos A = πr2 y P = 2πr, e introduciendo estos valores en la desigualdad se muestra que el círculo maximiza de hecho el área entre todas las curvas de perímetro fijo. De hecho, el círculo es la única curva que maximiza el área. Hay docenas de pruebas para esta desigualdad clásica. Varias se comentan en el artículo de Treiberg enlazado más abajo. En 1901, Adolf Hurwitz dio una prueba pu- ramente analítica de la desigualdad isoperimétrica clásica basada en las Series de Fourier y en el teorema de Green. Las formulaciones modernas de los problemas isoperi- métricos se dan a veces en términos de geometría subrie- manniana. En particular, el problema de Dido encuentra la expresión en términos del grupo de Heisenberg: dado un arco que conecta dos puntos, la “altura” z de un pun- to en el grupo de Heisenberg corresponde al área bajo el arco. El teorema isoperimétrico se generaliza a espacios de mayor dimensión: el dominio con volumen 1 con la superficie mínima es siempre una esfera. 5.2 Véase también • Dimensión isoperimétrica • Problema de Dido 5.3 Enlaces externos En inglés • Notas sobre la desigualdad isoperimétrica para un curso • Treiberg: varias pruebas de la desigualdad isoperi- métrica • Bogomolny, Alexander. «Isoperimetric Theorem and Inequality». Interactive Mathematics Miscellany and Puzzles (en inglés). 5.4 Notas y referencias [1] J. Steiner, Einfacher Beweis der isoperimetrischen Haupt- sätze, J. reine angew Math. 18, (1838), pp. 281–296; and Gesammelte Werke Vol. 2, pp. 77–91, Reimer, Berlin, (1882).
  • 19. Capítulo 6 Teorema de Tales Tales de Mileto. Existen dos teoremas relacionados con la geometría clá- sica que reciben el nombre de teorema de Tales, ambos atribuidos al matemático griego Tales de Mileto en el si- glo VI a. C. 6.1 Los dos teoremas de Tales El primero de ellos explica esencialmente una forma de construir un triángulo semejante a uno previamente exis- tente (“los triángulos semejantes son los que tienen ángu- los iguales y sus lados homólogos proporcionales”). Mien- tras que el segundo desentraña una propiedad esencial de los circuncentros de todos los triángulos rectángulos (“en- contrándose estos en el punto medio de su hipotenusa”), que a su vez en la construcción geométrica es ampliamen- te utilizado para imponer condiciones de construcción de ángulos rectos. Si tres o más rectas paralelas son inter- secadas cada una por dos transversales, los segmentos de Semicírculo que ilustra el segundo teorema de Tales. las transversales determinados por las paralelas, son pro- porcionales. 6.2 Primer teorema Una aplicación del teorema de Tales. Como definición previa al enunciado del teorema, es ne- cesario establecer que dos triángulos son semejantes si 16
  • 20. 6.3. SEGUNDO TEOREMA 17 tienen los ángulos correspondientes iguales y sus lados son proporcionales entre sí. El primer teorema de Tales recoge uno de los resultados más básicos de la geometría, a saber, que: Según parece, Tales descubrió el teorema mientras inves- tigaba la condición de paralelismo entre dos rectas. De hecho, el primer teorema de Tales puede enunciarse co- mo que la igualdad de los cocientes de los lados de dos triángulos no es condición suficiente de paralelismo. Sin embargo, la principal aplicación del teorema, y la razón de su fama, se deriva del establecimiento de la condición de semejanza de triángulos, a raíz de la cual se obtiene el siguiente corolario. 6.2.1 Corolario Del establecimiento de la existencia de una relación de semejanza entre ambos triángulos se deduce la necesaria proporcionalidad entre sus lados. Ello significa que la ra- zón entre la longitud de dos de ellos en un triángulo se mantiene constante en el otro. Por ejemplo, en la figura se observan dos triángulos que, en virtud del teorema de Tales, son semejantes. Entonces, del mismo se deduce a modo de corolario que el cociente entre los lados A y B del triángulo pequeño es el mis- mo que el cociente entre los lados D y C en el triángulo grande. Esto es, que como por el teorema de Tales ambos triángulos son semejantes, se cumple que: A B = D C Este corolario es la base de la geometría descriptiva. Su utilidad es evidente; según Heródoto, el propio Tales em- pleó el corolario de su teorema para medir la altura de la pirámide de Keops en Egipto. En cualquier caso, el teo- rema demuestra la semejanza entre dos triángulos, no la constancia del cociente. Del primer teorema de Tales se deduce además lo siguien- te (realmente es otra variante de dicho teorema, y, a su vez, consecuencia del mismo): Si las rectas A, B, C son paralelas y cortan a otras dos rectas R y S, entonces los segmentos que determinan en ellas son proporcionales. 6.3 Segundo teorema El segundo teorema de Tales de Mileto es un teorema de geometría particularmente enfocado a los triángulos rec- tángulos, las circunferencias y los ángulos inscritos, con- siste en el siguiente enunciado: Este teorema (véase fig 2.1 y 2.2), es un caso particular de una propiedad de los puntos cocíclicos y de la aplica- ción de los ángulos inscritos dentro de una circunferencia. fig 2.1 Ilustración del enunciado del segundo teorema de Tales de Mileto. 6.3.1 Demostración fig 2.2 Siempre que AC sea un diámetro, el ángulo B será constante y recto. fig 2.3 Los triángulos AOB y BOC son isósceles. En la circunferencia de centro O y radio r (véase fig 2.3), los segmentos
  • 21. 18 CAPÍTULO 6. TEOREMA DE TALES OA , OB y OC son iguales por ser todos radios de la misma circunferen- cia. Por lo tanto los triángulos AOB y BOC son isósceles. La suma de los ángulos del triángulo ABC es: 2α + 2β = π = 180◦ Dividiendo ambos miembros de la ecuación anterior por dos, se obtiene: ABC = α + β = π 2 = 90◦ Con la expresión anterior el segundo teorema queda demostrado. 6.3.2 Corolarios Ya que aplicando el teorema anterior, se sabe que para cualquier posición que adopte el vértice B vale la igual- dad, OA = OB = OC = r, donde OB es la mediana de la hipotenusa, (véase fig 2.3). El corolario 2 también surge de aplicar el teorema ante- rior, para una comprensión intuitiva basta observar la fig 2.2. 6.4 Aplicación (Tales - teorema se- gundo) El “segundo teorema” (de Tales de Mileto) puede ser aplicado para trazar las tangentes a una circunferencia k dada, que además pasen por un punto P conocido y externo a la misma (véase figura). Se supondrá que una tangente cualquiera t (por ahora desconocida) toca a la circunferencia k en un punto T (también desconocido por ahora). Se sabe por simetría que cualquier radio r de la circunferencia k es perpen- dicular a la tangente del punto T que dicho radio define en la misma, por lo que concluimos que ángulo OTP es necesariamente recto. Construcción de tangentes (líneas rojas) a una circunferencia k desde un punto P, utilizando el «segundo teorema de Tales». Lo anterior implica que el triángulo OTP es rectángulo. Recordando el «corolario 2 del teorema segundo de Tales» podemos deducir que entonces el triángulo OTP es inscribible en una circunferencia de radio ½ de la hipotenusa OP del mismo. Entonces marcando el punto H como punto medio de la hipotenusa OP y haciendo centro en el mismo, podemos dibujar una segunda circunferencia auxiliar (gris en la figura) que será la que circunscribe al triángulo OTP. Esta última circunferencia trazada se intersecará con la circunferencia k en dos puntos T y T', estos son justa- mente los puntos de tangencia de las dos rectas que son si- multáneamente tangentes a k y además pasan por el punto P, ahora ya conocidos los puntos T y T' solo basta trazar las rectas TP y T'P (rojas en la figura) para tener resuelto el problema. 6.5 Leyenda Según la leyenda (relatada por Plutarco),[1] Tales de Mi- leto en un viaje a Egipto, visitó las pirámides de Guiza (las de Keops, Kefrén y Micerino), construidas varios si- glos antes. Admirado ante tan portentosos monumentos de esta civilización, quiso saber su altura. De acuerdo a la leyenda, trató este problema con semejanza de trián- gulos (y bajo la suposición de que los rayos solares in- cidentes eran paralelos), pudo establecer una relación de semejanza (teorema primero de Tales) entre dos triángu- los rectángulos, por un lado el que tiene por catetos (C y D) a la longitud de la sombra de la pirámide (conoci- ble) y la longitud de su altura (desconocida), y por otro lado, valiéndose de una vara (clavada en el suelo de mo- do perfectamente vertical) cuyos catetos conocibles (A y B) son, la longitud de la vara y la longitud de su sombra. Realizando las mediciones en una hora del día en que la sombra de la vara sea perpendicular a la base de la cara desde la cual medía la sombra de la pirámide y agregando
  • 22. 6.7. ENLACES EXTERNOS 19 a su sombra la mitad de la longitud de una de las caras, obtenía la longitud total C de la sombra de la pirámide hasta el centro de la misma. Como en triángulos semejantes, se cumple que A B = D C , por lo tanto la altura de la pirámide es D = AC B , con lo cual resolvió el problema. 6.6 Notas y referencias [1] Convivio dei Sette Sapienti (2, 147 A) 6.7 Enlaces externos • Schreiber. Michael. «Thales’ Theorem». The Wol- fram Demonstrations Project (en inglés). Wolfram Research. • Weisstein, Eric W. «Thales’ Theorem». En Weiss- tein, Eric W. MathWorld (en inglés). Wolfram Re- search. • Munching on Inscribed Angles • Thales’ theorem explained With interactive anima- tion • Aplicaciones del Teorema de Tales
  • 23. 20 CAPÍTULO 6. TEOREMA DE TALES 6.8 Origen del texto y las imágenes, colaboradores y licencias 6.8.1 Texto • Geometría Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Geometr%C3%ADa?oldid=85708654 Colaboradores: Maveric149, Youssefsan, PA- CO, Joseaperez, Moriel, JorgeGG, Pilaf, Larocka, Julie, Sanbec, Vivero, Zwobot, Dodo, Sms, Rsg, Cookie, Tano4595, Jsanchezes, El Hoy, Lew XXI, Robotito, Rondador, Cinabrium, Pgimeno, Balderai, Ecemaml, Chewie, Elsenyor, Renabot, Digigalos, Kiekvogel, Un- nio~eswiki, Soulreaper, Petronas, RobotJcb, Airunp, JMPerez, Edub, Taichi, Rembiapo pohyiete (bot), Magister Mathematicae, Kokoo, Orgullobot~eswiki, RobotQuistnix, Platonides, Alhen, Superzerocool, Chobot, Palica, Jomra, Caiserbot, Yrbot, Lagalag~eswiki, BOT- Superzerocool, Adrruiz, Maleiva, Vitamine, BOTijo, Mortadelo2005, Wewe, Equi, Beto29, KnightRider, Vyk2rr, The Photographer, Ban- field, Ernesto Graf, Mindeye, Kepler Oort, Ulises Sarry, Götz, Maldoror, Grizzly Sigma, Er Komandante, Belascoaran mx, Tomatejc, Jarke, 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https://es.wikipedia.org/wiki/Figura_geom%C3%A9trica?oldid=84782417 Colaboradores: JorgeGG, Laroc- ka, Ejmeza, Sms, Soulreaper, Airunp, Orgullobot~eswiki, Yrbot, BOT-Superzerocool, BOTijo, GermanX, KnightRider, Banfield, Cami- ma, Wafry, CEM-bot, Laura Fiorucci, JMCC1, Marianov, Rosarinagazo, Ggenellina, Roberto Fiadone, Locovich, LMLM, Botones, Isha, Dreyesbo, JAnDbot, Botx, VanKleinen, SITOMON, TXiKiBoT, Humberto, Chabbot, Idioma-bot, Wikichasqui, Yakusin, Technopat, Ga- landil, Muro Bot, Jmvgpartner, SieBot, PaintBot, Ensada, Loveless, Carmin, BOTarate, Mel 23, Manwë, BuenaGente, Belb, Mafores, Tirithel, Javierito92, HUB, DragonBot, Farisori, Eduardosalg, Leonpolanco, LuisArmandoRasteletti, Petruss, Poco a poco, Alexbot, Ati- la rey, Raulshc, UA31, PersOnLine, AVBOT, Elliniká, JAQG, David0811, LucienBOT, MastiBot, Adelpine, MarcoAurelio, NjardarBot, Ialad, Diegusjaimes, DumZiBoT, MelancholieBot, Arjuno3, Andreasmperu, Luckas-bot, Riad.Bot~eswiki, FariBOT, DiegoFb, Adri33, Markoszarrate, Nixón, ArthurBot, SuperBraulio13, Almabot, Manuelt15, Xqbot, Jkbw, Ricardogpn, Botarel, BenzolBot, MauritsBot, Emi- liodelatorrea, Linux65, TobeBot, Jerowiki, Dinamik-bot, Proferichardperez, Jorge c2010, Foundling, Miss Manzana, Axvolution, Edslov, EmausBot, AVIADOR, Allforrous, Sergio Andres Segovia, Emiduronte, Waka Waka, Mjbmrbot, Metrónomo, MerlIwBot, JABO, PAADL- DAD, TeleMania, Sebrev, Travelour, Ginés90, MetroBot, Sondaresf, Marialuisa9098, Elvisor, EnzaiBot, Helmy oved, Xdiegox99, Addbot, Balles2601, Gtasp, Jarould y Anónimos: 279 • Área Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81rea?oldid=85693062 Colaboradores: Pino, Oblongo, Mdiagom, Vivero, Rosarino, Do- do, Tano4595, Felipealvarez, Rondador, Loco085, Digigalos, Soulreaper, LP, Magister Mathematicae, Further (bot), RobotQuistnix, Plato- nides, Superzerocool, Yrbot, Vitamine, Gaeddal, GermanX, Wewe, Santiperez, Banfield, Götz, Er Komandante, Adrilv, Tomatejc, Javicivil, BOTpolicia, JMCC1, Alexav8, Marianov, 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rel, White Master King, ManuBOT15, BOTirithel, Higoki, TobeBot, Halfdrag, Marsal20, AlemanI2.0, KamikazeBot, Fran89, Humbefa, Tarawa1943, Foundling, GrouchoBot, Miss Manzana, Edslov, EmausBot, Savh, ZéroBot, HRoestBot, Allforrous, Africanus, Ayax alexan- der rodriguez reyes, Rubpe19, Emiduronte, Jcaraballo, MadriCR, Waka Waka, WikitanvirBot, Figempa 2a, CocuBot, GM83, MerlIwBot, TeleMania, Singolox, Dupergabriel, Vagobot, AvocatoBot, Travelour, Ninrouter, PR1iNzIpEh, Acratta, LlamaAl, DanielithoMoya, Santga, Luis80214, Helmy oved, 2rombos, MaKiNeoH, Tord765, Legobot, Nahuelm85, EnGarde69, Elboy99, Balles2601, Silvia Andino, Jaco- bRodrigues, Johnymaracas, Mariaacosta2014, Simelemontolomeo, Roxihermosa, Jarould, Daniel500LM, Maria isabel NACA, Miadmef, X2y3, Lectorina, Javier.hernandez23, RSACM, Anlesamar12 y Anónimos: 539 • Perímetro Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Per%C3%ADmetro?oldid=85991919 Colaboradores: Sabbut, Dodo, Sms, Cookie, FAR, Ilario, Pati, Airunp, Taichi, Rembiapo pohyiete (bot), Magister Mathematicae, RobotQuistnix, Superzerocool, Yrbot, FlaBot, Vitami- ne, GermanX, The Photographer, YoaR, Leitzaran, Banfield, Götz, Tomatejc, Javicivil, Sigmanexus6, BOTpolicia, Qwertyytrewqqwerty, CEM-bot, Damifb, Laura Fiorucci, JMCC1, Retama, Eli22, Davius, Antur, Montgomery, Ggenellina, Alvaro qc, Yeza, Ninovolador, Botones, Isha, JAnDbot, VanKleinen, Kved, Muro de Aguas, Gaius iulius caesar, Huzzlet the bot, Humberto, Netito777, Amanuense, Idioma-bot, Pólux, Snakefang, Jmvkrecords, Biasoli, Bucephala, VolkovBot, Technopat, C'est moi, Galandil, Queninosta, Tarkus, Matdro- des, House, BlackBeast, MadMan~eswiki, Jmvgpartner, SieBot, Mushii, Loveless, Drinibot, Marcelo, Mel 23, Manwë, Correogsk, Greek,
  • 24. 6.8. ORIGEN DEL TEXTO Y LAS IMÁGENES, COLABORADORES Y LICENCIAS 21 Espilas, Mafores, Tirithel, Jarisleif, Javierito92, OMAR VALENCIA, Nicop, DragonBot, Eduardosalg, Leonpolanco, Pan con queso, Bo- tito777, Furti, Petruss, BodhisattvaBot, Raulshc, Camilo, UA31, M6596, AVBOT, David0811, Tobi Uchiha, Dermot, J.delanoy, MastiBot, Hemingway10, Diegusjaimes, Arjuno3, Andreasmperu, Luckas-bot, MystBot, Nallimbot, Vic Fede, Markoszarrate, Barteik, Yonidebot, Zikhen, ArthurBot, SuperBraulio13, Manuelt15, Xqbot, Jkbw, Ricardogpn, Torrente, Botarel, Sylfred1977, ManuBOT15, HoLiC, BOTi- rithel, Hprmedina, Vubo, FAL56, Tarawa1943, Axvolution, Edslov, Alexandervieramartiez, EmausBot, ZéroBot, Africanus, JackieBot, Armandoas, Rubpe19, Emiduronte, Jcaraballo, Waka Waka, Movses-bot, Welteroel, MerlIwBot, JABO, AvocatoBot, Ginés90, MetroBot, Phorious, Acratta, Freyes295, LlamaAl, Elvisor, Helmy oved, 2rombos, ProfesorFavalli, Baute2010, MaKiNeoH, Addbot, Balles2601, Andriuja, Totito123, Silvia Andino, Danny Snake, Laberinto16, Simelemontolomeo, Jarould, Daniela dayanna lopez, Maria isabel NACA, Sfr570, AredQ., Zamzunddv y Anónimos: 467 • Isoperimetría Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Isoperimetr%C3%ADa?oldid=70826897 Colaboradores: Tano4595, Heimy, Robot- Quistnix, Yrbot, GermanX, Juan Marquez, CEM-bot, JAnDbot, Rei-bot, VolkovBot, AlleborgoBot, Drinibot, STBot~eswiki, Juan Mayor- domo, MastiBot, DumZiBoT, Luckas-bot, Ptbotgourou, Gusbelluwiki, RedBot, Jerowiki, Dinamik-bot, Jorge c2010, Carlo1148, Chuis- pastonBot, KLBot2, AvocatoBot, Elvisor y Anónimos: 2 • Teorema de Tales Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Tales?oldid=85947296 Colaboradores: Romero Schmidtke, Sab- but, Moriel, JorgeGG, Pieter, Julie, Rumpelstiltskin, Sanbec, Robin Hood~eswiki, Rosarino, Dodo, RGLago, Cinabrium, Porao, Fmari- luis, Balderai, Elsenyor, Renabot, Richy, Petronas, Taichi, Magister Mathematicae, LarA, BOT-Superzerocool, Vitamine, BOTijo, .Sergio, Gaeddal, Echani, Dr Juzam, Heliocrono, Götz, José., Er Komandante, Lasneyx, Voytek s, BOTpolicia, CEM-bot, Laura Fiorucci, JMCC1, Durero, Knax, Marianov, Dbot, Baiji, Jirah~eswiki, Rastrojo, Rosarinagazo, Antur, Jjafjjaf, Gafotas, FrancoGG, Ggenellina, Thijs!bot, RoyFocker, Alex28, LMLM, Isha, Gusgus, JAnDbot, Nachoseli, Gaius iulius caesar, Gsrdzl, Hidoy kukyo, Bot-Schafter, Humberto, Ne- tito777, Nioger, Pólux, Jtico, Delphidius, Bucephala, Urdangaray, Technopat, Martiko, Belgrano, Matdrodes, BlackBeast, Lucien leGrey, Tatvs, Merloi, 3coma14, Muro Bot, C h a n-Wiki, Edmenb, Komputisto, Racso, Kititta, Ctrl Z, Macarrones, Cobalttempest, Drinibot, Mel 23, Manwë, BuenaGente, Copydays, Tirithel, Javierito92, Dnu72, HUB, Addicted04, Farisori, Eduardosalg, Cuchulainn~eswiki, Leonpo- lanco, Petruss, Juan Mayordomo, Rαge, Raulshc, Açipni-Lovrij, Ravave, Camilo, UA31, AVBOT, DayL6, Holeco, MarcoAurelio, Ialad, Diegusjaimes, Davidgutierrezalvarez, Arjuno3, Saloca, Andreasmperu, Spirit-Black-Wikipedista, Virgi, Roinpa, Oterin, Vic Fede, Sessho- akat, Dangelin5, Alemon281194, Bostan Serai, Rolling Staff, Miguelal84, SuperBraulio13, ChristianH, Jkbw, Ricardogpn, Metronomo, Igna, Torrente, Botarel, Manolo felix, BOTirithel, Gusbelluwiki, Hprmedina, Halfdrag, Oxilium, PatruBOT, Neleya, Mr.Ajedrez, Humbe- fa, Mcac12341234, Foundling, Axvolution, Savh, AVIADOR, Allforrous, Sergio Andres Segovia, Africanus, Rubpe19, Jcaraballo, Khiari, Txus.aparicio, Akma72, Waka Waka, Rikhardum, Antonorsi, Wipidedia, MerlIwBot, Engranaje, Williamgual11, Travelour, MetroBot, Tupakarreloko, Miguelcr7, Acratta, Vetranio, Hector409a, Jkevincl, Creosota, Helmy oved, Master of the beast, Lolero~eswiki, Wachifest, Unknown person, Marcuswargears, Perryxxx, Addbot, Balles2601, Sandrajueves, ConnieGB, DavosMat, Eslender159, Baltasaurio2014, Martinasio, JacobRodrigues, Itnas99, Fer Murillo18, Evangelina Slavkes, Jarould, Eavendrell, Jesusedu, Matiia, Egis57, Crystallizedcarbon, Martina123159, Astro616, Edwin Cardona MTR, Zhamakitodelalomah y Anónimos: 716 6.8.2 Imágenes • Archivo:8-cell-simple.gif Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/55/8-cell-simple.gif Licencia: Public domain Co- laboradores: Transferido desde en.wikipedia a Commons. Artista original: JasonHise de Wikipedia en inglés • Archivo:Animated_illustration_of_thales_theorem.gif Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bf/Animated_ illustration_of_thales_theorem.gif Licencia: Public domain Colaboradores: Originally from En-Wikipedia; description page is/was here. Artista original: dino (talk) (Boulder, CO, USA) • Archivo:Archimedes_sphere_and_cylinder.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/70/Archimedes_sphere_ and_cylinder.svg Licencia: CC BY-SA 2.5 Colaboradores: • Archimedes_sphere_and_cylinder.png Artista original: • derivative work: Pbroks13 (talk) • Archivo:Area.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b9/Area.svg Licencia: CC-BY-SA-3.0 Colaboradores: Converted to SVG using inkskape Artista original: Wrtlprnft • Archivo:Areabetweentwographs.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f9/Areabetweentwographs.svg Licen- cia: Public domain Colaboradores: ? 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  • 25. 22 CAPÍTULO 6. TEOREMA DE TALES • Archivo:Geometria_02.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/36/Geometria_02.jpg Licencia: CC-BY-SA- 3.0 Colaboradores: ? Artista original: ? • Archivo:Isoperimetric_inequality_illustr1.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/03/Isoperimetric_ inequality_illustr1.svg Licencia: Public domain Colaboradores: Trabajo propio Artista original: Oleg Alexandrov • Archivo:Isoperimetric_inequality_illustr2.png Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/74/Isoperimetric_ inequality_illustr2.png Licencia: Public domain Colaboradores: self-made, with en:Inkscape. Artista original: Oleg Alexandrov • Archivo:Nuvola_apps_edu_mathematics-p.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/Nuvola_apps_edu_ mathematics-p.svg Licencia: GPL Colaboradores: Derivative of Image:Nuvola apps edu mathematics.png created by self Artista original: David Vignoni (original icon); Flamurai (SVG convertion) • Archivo:Oxyrhynchus_papyrus_with_Euclid’{}s_Elements.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/P. _Oxy._I_29.jpg Licencia: Public domain Colaboradores: http://www.math.ubc.ca/~{}cass/Euclid/papyrus/tha.jpg Artista original: Euclid • Archivo:Portal.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c9/Portal.svg Licencia: CC BY 2.5 Colaboradores: • Portal.svg Artista original: Portal.svg: Pepetps • Archivo:Shape_Area.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e4/Shape_Area.svg Licencia: Public domain Co- laboradores: Trabajo propio Artista original: Indolences • Archivo:Spanish_Wikiquote.SVG Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/13/Spanish_Wikiquote.SVG Licencia: CC BY-SA 3.0 Colaboradores: derived from Wikiquote-logo.svg Artista original: James.mcd.nz • Archivo:Surface_of_revolution_illustration.png Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a2/Surface_of_ revolution_illustration.png Licencia: Public domain Colaboradores: self-made with MATLAB, source code below Artista original: Oleg Alexandrov • Archivo:Tetragon_measures.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d0/Tetragon_measures.svg Licencia: Pu- blic domain Colaboradores: Trabajo propio Artista original: Lars H. Rohwedder (User:RokerHRO) • Archivo:Thales’{}_Theorem.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/Thales%27_Theorem.svg Licencia: Public domain Colaboradores: Own drawing, Inkscape 0.45 Artista original: Inductiveload • Archivo:Thales’{}_Theorem_Simple.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/44/Thales%27_Theorem_ Simple.svg Licencia: Public domain Colaboradores: Own drawing, Inkscape 0.45 Artista original: Inductiveload • Archivo:Thales’{}_Theorem_Tangents.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2f/Thales%27_Theorem_ Tangents.svg Licencia: Public domain Colaboradores: Own drawing, Inkscape 0.45 Artista original: Inductiveload • Archivo:Thales.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/45/Thales.jpg Licencia: Public domain Colaboradores: ? Artista original: ? • Archivo:Thales_theorem_6.png Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2f/Thales_theorem_6.png Licencia: CC- BY-SA-3.0 Colaboradores: Trabajo propio Artista original: Dake • Archivo:Thales_theorem_7.png Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d3/Thales_theorem_7.png Licencia: CC- BY-SA-3.0 Colaboradores: ? Artista original: ? • Archivo:Thaleskreis.png Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/62/Thaleskreis.png Licencia: Public domain Co- laboradores: Transferido desde de.wikipedia a Commons por Krinkle usando CommonsHelper. Artista original: Hubi de Wikipedia en alemán • Archivo:Trefoil_knot_arb.png Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/46/Trefoil_knot_arb.png Licencia: CC-BY- SA-3.0 Colaboradores: ? Artista original: ? • Archivo:Triangle_sphérique.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/14/Triangle_sph%C3%A9rique.svg Li- cencia: Public domain Colaboradores: Trabajo propio Artista original: Herve1729 • Archivo:Union_de_figuras.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b5/Union_de_figuras.svg Licencia: CC BY-SA 3.0 Colaboradores: Trabajo propio Artista original: Juan diego perez • Archivo:Wikiversity-logo-Snorky.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1b/Wikiversity-logo-en.svg Licen- cia: CC BY-SA 3.0 Colaboradores: Trabajo propio Artista original: Snorky • Archivo:Wiktionary-logo-es.png Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/06/Wiktionary-logo-es.png Licencia: CC BY-SA 3.0 Colaboradores: originally uploaded there by author, self-made by author Artista original: es:Usuario:Pybalo 6.8.3 Licencia del contenido • Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0