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CIRCUNFERENCIA CIRCUNSCRITA A UN TRIÁNGULO

Cuando se quiere entender lo relacionado con "Circunferencia Circunscrita a un Triángulo",  la información teórica que se pueda encontar al respecto no aclara mucho el real significado de ello, es por tal razón que he querido enfrentar este tema de una forma diferente, es decir, tratando de entregar un proceso que permita construir tal circunferencia usando la regla y el compás.

Esto se puede encontrar en el siguiente power point: 

http://www.gratisweb.com/aquirozr/32.Circ_cir_%20tri.ppt 

 

PARALELA A UNA RECTA DADA POR UN PUNTO FUERA DE ELLA

Uno de los problemas que siempre se presenta cuando uno quiere trazar o dibujar una recta paralela a una recta dada y que pase por un punto dado, fuera de la recta dada, usando ya sea la regla y la escuadra o bien la regla y el compás, solamente, es como hacerlo.

Estos procesos no se presentan detelladamente en los libros de Geometría Plana, razón por la cual es que he querido presentarlos en el siguiente power point, espero que le sea útil.

http://www.gratisweb.com/aquirozr/31.Paralela%20a%20una%20recta%20dada%20por%20un%20punto%20dado.ppt

HORIZONTAL, VERTICAL Y PERPENDICULAR

Los conceptos presentados como título de este tema pueden tener más de una interpretación, esto depende del contexto en que se usen, nosotros los enfrentaremos desde el punto de vista de la Geometría Elemental.

Primeramente recurramos a lo que el diccionario nos dice en relación a lo que se entiende por horizontal, vertical y perpendicular.

Todo lo relacionado con ello se presenta en el siguiente power point. Para que sea mas ameno y lógico su utilización sólo tiene que hacer click sobre la pantalla del power point en cuestion.

 http://www.gratisweb.com/aquirozr/30.horizontal,vertical%20y%20perpendicular.ppt

El tema así presentado hay que trabajarlo sobre una hoja de papel y usando paralelamente la regla y el compás, lo que le permitirá una mejor comprensión del tema.

PERPENDICULAR LEVANTADA POR UN PUNTO EXTREMO DE UN SEGMENTO

La construcción se refiere a levantar, con regla y compás, una perpendicular que pase por un punto extremo de un segmento dado, es decir, no es posible usar la prolongación del segmento AB mas allá de B.

Existen dos forma de efectuar tal construcción, los que se presentan en el siguiente power point.

http://www.gratisweb.com/aquirozr/29.Perpendicular%20levantada%20por%20un%20punto%20extremo.ppt

espero que le sea útil.

LEVANTAR Y BAJAR UNA PERPENDICULAR A UNA RECTA DADA

Antes de explicar el proceso de lavantar y bajar una perpendicular a una recta dada, veamos que entenderemos por levantar y bajar una perpendicular a una recta dada.

Entenderemos por levantar una perpendicular a una recta dada cuando el punto elegido para trazar la perpendicular se encuentra contenido en la recta.

Entenderemos por bajar una perpendicular a una recta dada cuando el punto elegido para trazar la perpendicular no está contenido en la recta dada, es decir, este punto puede estar en cualquiera de los semiplanos determinados por la recta dada.

LEVANTAR UNA PERPENDICULAR A UNA RECTA DADA.

El proceso de levantar una perpendicular a una rectada dada L y que pasa por un punto dado P, perteneciente a la recta dada,se puede visualisar en el siguiente power point.

http://www.gratisweb.com/aquirozr/27.Perpendicular%20levantada%20a%20una%20recta.ppt 

 Una vez que haya entendido el proceso en cuestión, puede continuar con el proceso:

BAJAR UNA RECTA PERPENDUCULAR A UNA RECTA DADA.

Veamos de que se trata este proceso y para ello recurramos al siguiente power point.

 http://www.gratisweb.com/aquirozr/28.Perpendicular%20bajada%20a%20una%20recta.ppt

 Espero que esto le sea de ayuda en su quehacer pedagógico.

CONSTRUCCIÓN DE ALGUNOS POLIEDROS

¿Qué entenderemos por construir la red de un poliedro?

            Tal construcción se refiere a construir separadamente cada una de las caras del poliedro y luego de tener tales caras, con ellas formar la red correspondiente a ese poliedro.

Tetraedro Regular

            Si usted quiere construir la red de un tetraedro regular (pirámide de base triangular cuyas caras son superficies triangulares encerradas por triángulos equiláteros) de altura H cms. Y arista igual a a cms., debería usar la relación:

                                       

relación que le permite conocer la altura del tetraedro cuando usted quiere que la medida de las aristas  sean iguales  a  a cms.

Y cuando usted quiera construir una pirámide (tetraedro regular) de una altura H cms., dada, debería usar la relación:

                                    

valor que correspondería a cual debiera ser la longitud de la arista, para que la altura del poliedro sea igual a H cms.

            Veamos esto mediante el siguiente ejemplo:

            Intente construir un tetraedro regular de altura H = 10 cms.

            En este caso usted debe calcular cual debe ser la longitud de la arista, es decir, cual debe ser la medida del lado del triángulo equilátero que es quien determinará la superficie de cada cara del tetraedro regular, ya que por ser regular todas sus caras son superficies triangulares congruentes, entonces:    

                                                 

   ,  lo que dice que cada lado de la superficie triangular encerrada por el triángulo equilátero debe medir  12,25 cms.  Ver figura aproximada:

 

                                                  

NOTA: Este triángulo no tiene altura igual a 10 cms. ya que la altura considerada  H = 10 cms. es del tetraedro.

            Ahora si usted quisiera saber cual debiera ser la altura H de un tetraedro regular (todas sus caras de igual medida) cuyas aristas sean igual a a = 12,25 cms., usted debiera usar la relación:

                                   

Como un desafío para usted intente construir una pirámide o tetraedro regular usando medidas que a usted más le acomode, en relación al tamaño del tetraedro.

 

NOTA: Usted solo debe construir un triángulo equilátero con las medidas que usted imponga. Se sugiere que tal triángulo usted lo construya, con regla y compás,  sobre una superficie rígida, la que puede ser cartón piedra de 1,5 mm. de espesor, o menos, cartulina, terciado de 2 mm., u otro material que usted elija para tal efecto, luego recórtelo y úselo como plantilla para obtener tres superficies triangulares más. Así usted tiene cuatro superficies triangulares congruentes con los que puede formar la red que corresponde a un tetraedro regular.

 

Tetraedro recto, también conocido como Pirámide Regular (es una pirámide cuya base esta determinada por la superficie  encerrada por un triángulo equilátero y cuyas caras laterales son superficies encerradas por triángulos isósceles.       

Caso 1:

            Base: Superficie triangular equilátera.

            Caras laterales: Triángulos isósceles de base igual a la longitud de los lados del triángulo equilátero de la base y sus dos lados no coincidentes con las aristas de la base son congruentes entre si y no congruentes con esas aristas.

NOTA: No confundir base de un triángulo con base de un poliedro, uno es un segmento y el otro es una superficie.

            Como hemos considerado que la base del poliedro en construcción está determinada por un triángulo equilátero, entonces, sus tres lados tendrán igual medida, la que será igual a a cms. Como las caras laterales son superficies encerradas por triángulos isósceles, la medida de sus dos lados congruentes serán iguales a b cms. cada una, y la base de estos triángulos isósceles es igual a a cms., entonces, la altura que debiera tener tal pirámide o tetraedro no regular, está dada por

                                 relación que es válida cuando  ,  o bien

De acuerdo a lo que tenemos, tratemos de construir una pirámide de base triangular  (base: triángulo equilátero) cuyas medidas de la base es a = 6 cms. y la medida de los lados congruentes de los triángulos isósceles de las caras laterales sea b = 4 cms., entonces, la altura que debiera tener tal pirámide es:

 

                           

 

Pero si ahora consideramos que  a = 6 cms.  y  b = 3,4 cms. entonces la altura sería:

 

 ,  es claro que en este caso tal pirámide no es posible que exista pues no es un número real, es decir, la altura no existe, por lo tanto tampoco la pirámide.

            Como los cálculos matemáticos no mienten, comprobemos esto construyendo las pirámides que pudieran resultar para cada uno de los datos que a continuación se dan:

Primer caso:  a = 6 cms. y  b = 4 cms. y

Segundo caso:  a = 6 cms.  y  b = 3,4 cms.

Preguntas:

¿Qué le resultó en cada caso?

¿En ambos casos existe tal pirámide?

¿Es posible en el segundo caso que las aristas de las caras laterales y las aristas de la base se puedan nacer coincidir?

Esto nos confirma que es cierto que   b > 0,58 a

 

 Caso 2:

             Base: Superficie encerrada por un cuadrado de lado a cms.

            Caras laterales: Superficies encerradas por triángulos isósceles de lados cuyas medidas de dos de sus lados congruentes iguales a  b cms.

Este caso representa también a una pirámide recta o pirámide regular, ya que su base es un polígono regular y sus caras laterales son triángulos isósceles. También conocida como Pirámide de base cuadrada

Ver figura:

 

 

                             

Si queremos conocer cual sería la altura H de esta pirámide cuyas medidas de las aristas de la base sean igual a a cms.  y las medidas de las aristas de las caras laterales iguales a b cms. , la relación que permite calcular tal altura está dada por:  , con  

Ahora si queremos imponerle una altura determinada debemos, además, obligadamente imponer ya sea la medida de una de las aristas de las caras laterales o bien de una de las aristas de la base, es así entonces, que si se conoce la altura H cms. y la medida de la arista de la base igual a a cms. , la medida que deben tener las aristas de las caras laterales debe ser iguales a:

 

 

                            

 

Pero si se imponen las medidas de las aristas laterales  iguales a b cms. Y la medida de la altura igual a H cms., entonces la medida que deben tener la aristas de la base está dada por:

                           ,  con  b > H

 

 Caso 3:

            Base: Superficie encerrada por un hexágono regular de lado igual a a cms.

            Caras laterales: Superficies encerradas por triángulo isósceles cuyos lados no coincidentes con la base miden b cms.

Esta pirámide es conocida como Pirámide de base hexagonal

            Veamos, entonces, como podemos calcular su altura en base a la información entregada. Ver figura:

                            

Debemos recordar que si la base es un hexágono regular sus lados tienen la misma medida que el radio de la circunferencia circunscrita, lo que nos dice que si los lados de tal hexágono mide a cms. su radio también medirá a cms., y como la medida de una arista lateral es igual a b cms., entonces la medida de su altura H estará dada por la relación:

                               ,  con  b > a

Pero si queremos saber cual debe ser la medida de las aristas laterales, imponiendo la medida de la altura y la medida de la arista basal, tendríamos que su medida es igual a:

                               

Y si queremos conocer cual debe ser la medida de la arista basal conociendo la medida de la altura que queremos imponerle a la pirámide y la longitud de las aristas laterales, debemos usar la relación:

                                , con  b > H

Ahora sólo falta que usted construya, con regla y compás, cada una de las caras involucradas y luego las recorte, y a continuación las une de tal manera que se forma la red correspondiente, y obtendrá el poliedro que usted quiere.

           

            Pero continuemos con el estudio de otros poliedros.

 

Tetraedros no regulares

Caso 1:

            Base: Triángulo rectángulo isósceles, cuyos lados congruentes miden a cms.

            Caras laterales: triángulos isósceles de lados congruentes que miden b cms.

Ver figura:

                               

En este caso las medidas del triángulo rectángulo isósceles que determina la base del tetraedro son:

            Lados congruentes iguales a a cms.

            Lado no congruente a los otros dos mide

Las medidas de los lados congruentes de los triángulos isósceles que determinan las caras laterales son:

            Lados congruentes iguales a b cms.

           Como las caras laterales son tres, dos de estas caras laterales tienen por base a cms. y la otra cara tiene base igual a

 

Con estas medidas es posible calcular la altura H del tetraedro, altura que está contenida en la cara lateral de lados congruentes iguales a b cms y base , y es:

 ; donde   , o lo que es equivalente a  b > 0,7 a ,

Entonces, de acuerdo a la información entregada construya un tetraedro con la siguiente información:

             a = 4cms. y  b = 6 cms., donde la altura debiera ser  H = 5,29 cms.

así, también trate de construir un tetraedro cuyas medidas de sus aristas sean  a = 5 cms. y  b = 3 cms.

            ¿Será posible construirla? ¿por qué?

Caso 2:

            Base: Triángulo rectángulo isósceles cuyos lados congruentes miden  y la base de este triángulo mide a cms.

            Caras laterales: Tres superficies triangulares, determinadas por dos triángulos rectángulos escaleno de hipotenusa igual a b cms., un cateto igual

y el otro cateto igual a H cms., y un triángulo isósceles de lados congruentes iguales a b cms. y  base igual a a cms. Ver figura:

                                  

Esta pirámide de base triangular, cuyas dimensiones de sus aristas están dadas, la relación entre éstas es la misma que la del caso 1, es decir:

                                 , con  b > 0,7 a

Pero veamos este mismo caso para cuando el poliedro responde a que los lados congruentes del triángulo isósceles que determina la base mide a cms. y la hipotenusa es igual a Sus caras laterales  son determinadas por dos triángulos rectángulos escaleno de medidas tales que un cateto mide H cms. y el otro mide a cms., y su hipotenusa mide b cms., y un triángulo isósceles de lados congruentes cuya medida es igual a b cms. , y su lado desigual mide   Entonces, la relación que existe entre estas medidas es:

                                  ;  con  b > a

NOTA: Como a y b son consideradas medidas de longitud, ellas son mayores que cero.

Ahora sólo resta que usted se de las medidas y se disponga a construir superficies triangulares, luego las recorte y las una entre sí para determinar la red que quiere obtener.

 

En breve tiempo más agregaré otras construcciones de redes de poliedros. 

 

 

La modestia del matemático

Durante muchos años he mantenido en mi mente y lo he comentado con algunos colegas un tema que se puede plantear mediante la siguiente pregunta "¿Porqué algunos matemáticos siempre tratan de mostrar o de dar la impresión que sólo ellos tienen la última palabra frente a un tema matemático en particular?.o bien,¿Porqué no compartir con otros matemáticos los temas afines y presentar soluciones sin egoísmo? 

En lo que sí todos estamos de acuerdo es que en el mundo de la matemática no podemos encontrar contradicciones ni mucho menos demostraciones que presenten errores, ni tampoco definiciones poco claras y sin ningún fundamento. Esto, según mi criterio, deben estar presente frente a cualquier situación matemática a plantear o a resolver, pero lo que comúnmente ocurre es que cuando se quiere plantear algún tema en particular, surgen muchas opiniones que lo único que hacen es destruir o dañar lo que alguien trata de colocar como tema de estudio, será porque a mi no se me ocurrió la idea o bien será porque yo debo tener la última palabra al respecto. Creo que si la modestia del matemático fuera realmente sincera, más que opinar negativamente debiera sugerir modificaciones, dar indicadores y caminos que pudieran mejorar las ideas que pudiera estar presentándose.

Una frase que sí me ha provocado agrado y me ha motivado a escribir estas letras es justamente la siguiente: "TODA IDEA ES BUENA MIENTRAS NO SURGA UNA QUE LA MEJORE" y no así las frases:"Toda idea es mediocre sólo la que yo enuncie es la mejor" "no existen ideas buenas, sólo aquellas que yo enuncie son buenas"

Para continuar con estos comentarios me agradaría mucho agregar lo que podríamos entender por modestia.

MODESTIA: Del latín, modestia

" Virtud que modera, templa y regla las acciones externas, conteniendo al hombre en los límites de su estado, según lo conveniente para él".

" Cualidad de humilde, falta de engreimiento o de vanidad"

HUMILDAD:

" Regula el deseo de excelencia personal para que se dirija hacia amar a Dios y no a la satisfacción del ego.

 Quisiera en este análisis de la modestia de un matemático considerar algunos pensamientos emitidos o planteados por algunos escritores y científicos del pasado, los que vienen a mostrar que tan modestos somos, Por ejemplo Isaac Newton (1642 - 1727) matemático y físico británico dijo " Lo que sabemos es una gota de agua; lo que ignoramos es un océano", ¿no será justamente esto lo que hace que un matemático no sea modesto?, es decir, cree que lo que sabemos es un océano y lo que ignoramos es una gota de agua. Analizando esto último un poco más, pareciera que algunos matemáticos están convencidos que todo lo saben y es muy poco lo que ignoran, mirado desde otro punto de vista, ´"NADIE PUEDE CONTRADECIR EL PENSAMIENTO DE UN MATEMÁTICO".

Otra frase que se me viene a la memoria es la emitida por la Profesora de Arte Clásico Inglés, Sorcha Carey (1943 -) quien dice "No hay que confundir nunca el conocimiento con la sabiduría. El primero nos sirve para ganarnos la vida y la sabiduría nos ayuda a vivir". Quisiera entender esto de la siguiente forma: "Si un matemático es un sabio debiera saber vivir en armonía con sus pares y si solo tiene conocimientos matemáticos, debiera usarlos adecuadamente para ganarse la vida y aceptar los valores que caracterizan a sus pares"

También quisiera presentar el pensamiento de un Historiador Griego del siglo III A.C. Don Diógenes Laercio, "Callando es como se aprende a oír, oyendo es como se aprende a hablar, hablando se aprende a callar". Este pensamiento es justamente, a mi entender, la forma de como una persona llega a ser sabia, aprende a convivir con sus pares y aprende a escuchar y emitir pensamientos que ayuden a mejorar la relaciones humanas que hoy en día son tan necesarias, sobre todo en el mundo de los matemáticos, mundo que para muchos es muy frío.

Lo anterior quisiera que lo entendiéramos como un buen punto de partida que nos lleve a una posición más blanda respecto a sus pares, sin dejar de lado la realidad matemática, ser más amigable con sus conocimientos, sugerir modificaciones que permitan mejorar lo presentado, más que emitir enunciados ofensivos y contrapuestos. dicho de otra forma, dañar los buenos deseos que pudiera tener alguna persona de ayudar a sus semejantes.

¿Usted cree que lo anterior pudiera ayudar a mejorar las relaciones entre los matemáticos?

¿Podrían compartir su quehacer sin egoísmo, confiando en el otro?

¿El otro podría respetar la idea que le están compartiendo y no apropiarse de ella como suya?

¿No cree usted que el mundo cambiaría si existiera confianza mutua?

Busquemos la forma de mejorar las ideas, sin descalificar al otro.

 

 

Volumen de algunos Cuerpos

 

Para su estudio, veamos la representación aproximada de algunos sólidos, en tres dimensiones.

Supongamos que tenemos una curva simple cerrada en un plano E. En otro plano paralelo a E tenemos otra curva simple cerrada, la que es congruente a la que teníamos en E. Supongamos además que los segmentos que unen los puntos correspondientes de esas dos curvas son todos paralelos entre sí. La unión de todos esos segmentos juntos con los interiores de las curvas simples cerradas es lo que llamaremos CILINDRO. La superficie encerrada por las curvas simples cerradas, más la curva misma es lo que llamaremos BASE del cilindro. La unión de todos los segmentos paralelos es lo que llamaremos SUPERFICIE CILÍNDRICA.  Ver la siguiente figura:

 

Si las curvas simples cerradas son circunferencias, este cilindro lo llamaremos CILINDRO CIRCULAR.

Si cada segmento que genera la superficie cilíndrica es perpendicular a la base, tal cilindro circular le llamaremos CILINDRO CIRCULAR RECTO.

NOTA: La figura que nosotros a menudo pensamos que es un cilindro, es un cilindro circular recto, pero esto no siempre es así.

Si la curva simple cerrada es un polígono, a tal cilindro le llamaremos PRISMA, donde la superficie encerrada por los polígonos, que le dan el nombre a tal prisma se llama base del prisma y como la superficie cilíndrica está generada por paralelogramos, ellos generan las llamadas CARAS LATERALES. Así si la curva simple cerrada es un paralelogramo, ese prisma lo llamaremos PARALELEPÍPEDO.

Un CUBO es un paralelepípedo cuyas caras representan superficies cuadradas. Sus bases son superficies cuadradas y su cara lateral está formada por superficies cuadradas congruentes con sus bases. 

 

 

El volumen de cualquier cilindro se encuentra usando la relación:

                                                                  

Donde B es el área de la base (región encerrada por la curva simple cerrada) y  h  es la altura (distancia que separa a los planos paralelos). La relación que permita calcular el volumen de un cilindro en particular depende de la forma que tiene la base.

Ahora supongamos que tenemos una curva cerrada C en un plano E, y un punto P fuera del plano E. La unión de todos los segmentos con uno de sus puntos extremos en C y el otro extremo en el punto P, junto con el interior de C y la curva C es lo que llamaremos CONO.

Si C es una circunferencia, el cono es un CONO CIRCULAR. Si el segmento bajado desde el punto P hasta el centro de la circunferencia C es perpendicular al plano E, este es un CONO CIRCULAR RECTO. Un cono circular recto es lo que nosotros generalmente pensamos cuando mencionamos a un cono.

Si la curva C es un polígono convexo, llamamos al cono PIRÁMIDE. Si el polígono es un triángulo, la pirámide es un TETRAEDRO.

Para cualquier cono, el volumen está dado por: 

                                 

Donde B es el área de la base y h es la altura del cono. Ahora si la base es un círculo, su área es 

  , entonces el volumen del cono está dado por la relación:

                             

Si éste es una pirámide de base cuadrada, su volumen es:

                             

 Donde  a  es la longitud del lado del cuadrado de la base.

Ahora visualicemos los cuerpos anteriormente mencionados:

Es importante darse cuenta que las definiciones usadas aquí, incluye solamente la superficie y no el interior.

Es importante también destacar que de acuerdo a las clasificaciones sugeridas aquí, cada prisma es un cilindro, como así también lo es cada cilindro circular recto.

Esto es enteramente consistente con la clasificación hecha para las curvas simples cerrada (cada polígono es una curva simple cerrada, como lo es cada circunferencia). En forma similar, toda pirámide es un cono, y así también lo es un cono circular recto.

Los siguientes conjuntos representados a continuación muestran las relaciones que existen entre cilindros y conos.

 

CONCLUSIONES

 

Las definiciones y clasificaciones sugeridas aquí, usadas consistentemente,  permite clasificar una figura o cuerpo geométrico, determinando si ésta tiene ciertas propiedades, sin empezar a ver que si puede tener también muchas otras propiedades. Esto, permite también un desarrollo en cuanto a las relaciones matemáticas que nos permite calcular tanto el área de las superficies encerradas por las curvas simples cerradas, como el volumen de ciertos cuerpos, sólo recordando aquellas relaciones correspondientes para cualquiera de estos superconjuntos.