Áreas de rectángulos y paralelogramos

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1 LECCIÓN CONDENSADA 8.1 Áreas de rectángulos y paralelogramos En esta lección Revisarás la fórmula del área de un rectángulo Usarás la fórmula del área de un rectángulo para encontrar las áreas de otras formas Descurirás la fórmula del área de un paralelogramo El área de una figura plana es el número del unidades cuadradas que pueden acomodarse de manera que llenen la figura completamente. Es proale que ya conozcas varias fórmulas del área. Las investigaciones en este capítulo te ayudarán a comprender y recordar las fórmulas. Área 15 unidades cuadradas Área 11 unidades cuadradas En las páginas 4 y 43 de tu liro, se analiza la fórmula para el área de un rectángulo. Lee ese texto atentamente. Asegúrate de que comprendes los significados de ase y altura y que la fórmula del área tiene sentido para ti, y después completa la conjetura del área de un rectángulo de tu liro. En el Ejemplo A de tu liro, se muestra cómo la fórmula del área para los rectángulos puede ayudarte a encontrar las áreas de otras formas. He aquí otro ejemplo. EJEMPLO A Encuentra el área de este cuadrado. Solución Rodea el cuadrado inclinado con un cuadrado de 7 por 7, con lados horizontales y verticales. Después resta el área de los cuatro triángulos rectángulos que se forman del área del cuadrado que rodea el cuadrado inclinado. Cada uno de los cuatro triángulos es la mitad de un rectángulo de por 5, de manera que cada uno tiene un área de 1 5, ó 5 unidades cuadradas. Por lo tanto, el área del cuadrado original es (7 7) (4 5) 9 unidades cuadradas. Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 8 105

2 Lección 8.1 Áreas de rectángulos y paralelogramos (continuación) Al igual que con un rectángulo, cualquier lado de un paralelogramo puede llamarse ase. Una altitud de un paralelogramo es cualquier segmento desde un lado del paralelogramo, perpendicular a ese lado, hasta una recta al lado opuesto. La altura de un paralelogramo es la longitud de la altitud. Estudia los diagramas de altitudes de la página 44 de tu liro. Investigación: Fórmula del área para paralelogramos Sigue los Pasos 1 y de la investigación de tu liro. En el Paso, cada nueva forma que hagas tendrá la misma área que el paralelogramo original, porque simplemente harás reordenado las partes, sin añadir o eliminar ninguna pieza. Forma un rectángulo con las dos partes. Oserva que la ase y la altura del rectángulo son iguales que la ase y h la altura del paralelogramo original. Como las áreas del rectángulo y del paralelogramo son iguales, el área del paralelogramo es h. Esto puede resumirse en una conjetura. Altitud Base s s Conjetura del área de un paralelogramo El área de un paralelogramo se expresa por la fórmula A h, donde A es el área, es la longitud de la ase y h es la altura del paralelogramo. C-75 Si las dimensiones de una figura se miden en pulgadas, pies o yardas, el área se mide en pulg (pulgadas cuadradas), pies (pies cuadrados) o yardas (yardas cuadradas). Si las dimensiones se miden en centímetros o metros, el área se mide en cm (centímetros cuadrados) o m (metros cuadrados). Lee el Ejemplo B de tu liro y después lee el ejemplo siguiente. EJEMPLO B Un paralelogramo tiene una altura de 5.6 pies y un área de 70 pies. Encuentra la longitud de la ase. Solución A h Escrie la fórmula. 70 (5.6) Sustituye los valores conocidos Resuelve para la longitud de la ase. 1.5 Divide. La longitud de la ase es 1.5 pies. 106 CHAPTER 8 Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish

3 LECCIÓN CONDENSADA 8. Áreas de triángulos, trapecios y papalotes En esta lección Descurirás las fórmulas del área para triángulos, trapecios y papalotes Puedes usar las fórmulas del área que ya conoces para derivar nuevas fórmulas de área. En la primera investigación te concentrarás en triángulos. Investigación 1: Fórmula del área para triángulos Sigue el Paso 1 en tu liro para crear y rotular un par de triángulos congruentes. Ya conoces la fórmula del área de rectángulos y paralelogramos. Acomoda los dos triángulos congruentes de manera que formen una de estas figuras. Escrie una expresión para el área de toda la figura. Después escrie una expresión para el área de uno de los triángulos. Resume tus descurimientos completando la conjetura siguiente. Conjetura del área de un triángulo El área de un triángulo se expresa por la fórmula, donde A es el área, es la longitud de la ase y h es la altura del triángulo. C-76 A continuación, considerarás el área de un trapecio. Investigación : Fórmula del área de un trapecio Sigue los Pasos 1 y de tu liro para crear y rotular dos trapecios congruentes. Puedes acomodar los trapecios de manera que formen un paralelogramo. 1 h s s h 1 Cuál es la longitud de la ase del paralelogramo? Cuál es la altura? Usa tus respuestas para escriir una expresión para el área del paralelogramo. Después usa la expresión del área del paralelogramo para escriir una expresión para el área de un trapecio. Resume tus descurimientos completando la siguiente conjetura. Conjetura del área de un trapecio El área de un trapecio se expresa por la fórmula, donde A es el área, 1 y son las longitudes de las dos ases y h es la altura del trapecio. C-77 Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 8 107

4 Lección 8. Áreas de triángulos, trapecios y papalotes (continuación) Finalmente considerarás el área de un papalote. Investigación 3: Fórmula del área de un papalote Diuja un papalote. Diuja sus diagonales. Sea d 1 la longitud de la diagonal que conecta los ángulos del vértice y sea d la longitud de la otra diagonal. d d 1 Recuerda que la diagonal que conecta los ángulos del vértice de un papalote lo divide en dos triángulos congruentes. Considera la diagonal rotulada d 1 como la ase de uno de los triángulos. Después, como la diagonal que conecta los ángulos del vértice de un papalote es la mediatriz de la otra diagonal, la altura del triángulo es 1 d. 1_ d d 1 d 1 1_ d Escrie una expresión para el área de uno de los triángulos. Después usa la expresión del área del triángulo para escriir una expresión para el área del papalote. Resume tus descurimientos completando la siguiente conjetura. Conjetura del área de un papalote El área de un papalote se expresa por la fórmula, donde A es el área, y d 1 y d son las longitudes de las diagonales. C CHAPTER 8 Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish

5 LECCIÓN CONDENSADA 8.3 Prolemas de área En esta lección Usarás una diversidad de estrategias para aproximar las áreas de figuras con formas irregulares Usarás las fórmulas del área de las dos lecciones anteriores para hallar las áreas de figuras más complejas Ya has descuierto fórmulas para las áreas de rectángulos, paralelogramos, triángulos, trapecios y papalotes. En esta lección usarás estas fórmulas, junto con otros métodos, para encontrar las áreas aproximadas de figuras con formas irregulares. Investigación: Solución de prolemas con fórmulas del área En la siguiente página, encontrarás ocho figuras geométricas. Para cada figura, encuentra una forma de calcular el área aproximada. Después anota el área y escrie una o dos oraciones explicando cómo la encontraste. Puede ser útil trazar la figura en otro papel. A continuación se muestran algunas sugerencias de métodos para encontrar el área de cada figura. Lee estas sugerencias solamente si no puedes avanzar. Existen muchas maneras de encontrar cada área. Los métodos que uses pueden ser muy diferentes de los aquí descritos. Figura A Divide la figura en dos rectángulos. Figura B Esta figura es un papalote. Usa lo que aprendiste en la Lección 8. para encontrar el área. Figura C Esta figura es un paralelogramo. Usa lo que aprendiste en la Lección 8.1 para hallar el área. Figura D Divide la figura en triángulos. Figura E Esta figura es un trapecio. Usa lo que aprendiste en la Lección 8. para encontrar el área. Figura F Encuentra el área de los dos cuadrados. Recorta las otras dos partes y reacomódalas para crear una forma reconocile. Figura G Divide este dodecágono en 1 triángulos isósceles idénticos, con los ángulos del vértice en el centro del polígono. Figura H Traza la figura en un papel cuadriculado. Estima el número de cuadrados que caen dentro de la figura. O ien, diuja el rectángulo más grande que quepa dentro de la forma. Recorta las partes restantes y acomódalas para crear formas reconociles. Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 8 109

6 Lección 8.3 Prolemas de área (continuación) E G B A H C D F 110 CHAPTER 8 Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish

7 LECCIÓN CONDENSADA 8.4 Áreas de polígonos regulares En esta lección Descurirás la fórmula del área para polígonos regulares Puedes dividir un polígono regular en triángulos isósceles congruentes, diujando unos segmentos desde el centro del polígono a cada vértice. El centro del polígono es en realidad el centro del círculo circunscrito, entonces cada uno de estos segmentos congruentes se llaman radio del polígono regular. En la investigación dividirás polígonos regulares en triángulos. Después escriirás una fórmula para el área de cualquier polígono regular. Investigación: Fórmula del área para polígonos regulares La apotema de un polígono regular es un segmento perpendicular que va del centro del círculo circunscrito del polígono a un lado del polígono. La apotema es tamién la longitud del segmento. Sigue los pasos en tu liro para encontrar la fórmula del área de un polígono regular de n lados, con lados de longitud s y apotema a. Tus descurimientos pueden resumirse en esta conjetura. Conjetura del área de un polígono regular El área de un polígono regular se expresa por la fórmula A 1 asn o A 1 ap, donde A es el área, P es el perímetro, a es la apotema, s es la longitud de cada lado y n es el número de lados. C-79 Los ejemplos siguientes te muestran cómo aplicar tus nuevas fórmulas. EJEMPLO A Solución Un nonágono regular tiene un área de 30.4 cm y una apotema de 9.6 cm. Encuentra la longitud de cada lado. Como estás tratando de encontrar la longitud del lado, s, tal vez sea más fácil usar la fórmula A 1 asn. Tamién podrías usar A 1 ap, resolver para P, y después dividir el resultado entre 9 (el número de lados). A 1 asn Escrie la fórmula (9.6)(s)(9) Sustituye los valores conocidos s Multiplica s Resuelve para s. 7 s Divide. Cada lado tiene aproximadamente 7 cm de largo. Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 8 111

8 Lección 8.4 Áreas de polígonos regulares (continuación) EJEMPLO B Encuentra el área somreada del pentágono regular PENTA. La apotema mide aproximadamente.0 cm. El segmento PE mide aproximadamente.9 cm. E N P T A Solución Primero, encuentra el área de todo el pentágono. A 1 asn A 1 (.0)(.9)(5) A 14.5 Escrie la fórmula. Sustituye los valores conocidos. Multiplica. El área del pentágono es aproximadamente 14.5 cm. La parte somreada constituye 3 5 del pentágono. (Si divides el pentágono en cinco triángulos isósceles, tres estarán somreados.) Así pues, el área somreada es de aproximadamente cm, ó 8.7 cm. 11 CHAPTER 8 Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish

9 LECCIÓN CONDENSADA 8.5 Áreas de círculos En esta lección Descurirás la fórmula para el área de un círculo Un rectángulo tiene lados rectos, mientras que un círculo es completamente curvo. Por eso, tal vez te sorprenda aprender que puedes usar la fórmula del área de un rectángulo para ayudarte a encontrar la fórmula del área de un círculo. En la siguiente investigación verás cómo. Investigación: Fórmula del área de un círculo Sigue los Pasos 1 3 de tu liro para crear una figura como la siguiente. La figura se parece a un paralelogramo con dos lados desiguales. Si cortas el círculo en más cuñas, podrías acomodar estas cuñas más delgadas para que se parezca más a un rectángulo. No perderías ni ganarías área en este camio, de manera que el área de este nuevo rectángulo sería la misma que el área del círculo original. Si pudieras cortar infinitas cuñas, en realidad tendrías un rectángulo de lados lisos. Los dos lados más largos del rectángulo estarían constituidos por la circunferencia, C, del círculo. (Cada lado sería la mitad de la circunferencia.) Considera uno de estos lados como la ase. Recuerda la fórmula de la circunferencia de un círculo que aprendiste en el Capítulo 6. Ahora usa esta fórmula para escriir la longitud de la ase del rectángulo en términos de r, el radio del círculo original. Qué relación hay entre la altura del rectángulo y el círculo original? Recuerda que el área del rectángulo es igual que el área del círculo original. Usa esta idea y tus descurimientos para completar esta conjetura. Conjetura del área de un círculo El área de un círculo se expresa por la fórmula A, donde A es el área y r es el radio del círculo. C-80 Los Ejemplos A y B de tu liro muestran cómo usar tu nueva conjetura. Lee estos ejemplos y después lee los ejemplos siguientes. Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 8 113

10 Lección 8.5 Áreas de círculos (continuación) EJEMPLO A Solución La circunferencia de un círculo es de pies. Cuál es el área del círculo? Usa la fórmula de la circunferencia para encontrar el radio. Después usa la fórmula del área para encontrar el área. C r Escrie la fórmula de la circunferencia. r Sustituye los valores conocidos. 11 r Resuelve para r. A r A (11) Escrie una fórmula para el área. Sustituye los valores conocidos. A 11 Simplifica. El área es de 11 pies, o aproximadamente pies. EJEMPLO B En la pizzería de María, una pizza de pepperoni con un diámetro de 10 pulgadas cuesta $8, y una pizza de pepperoni con un diámetro de 1 pulgadas cuesta $10. Cuál tamaño es una mejor compra? 10 pulg 1 pulg $8 $10 Solución Encuentra el área de cada pizza, y después encuentra el precio por pulgada cuadrada. Pizza de 10 pulgadas Pizza de 1 pulgadas A r A r (5) (6) 5 36 El área es de 5 pulg. Para El área es de 36 pulg.para encontrar el costo por pulgada encontrar el costo por pulgada cuadrada, divide el precio entre cuadrada, divide el precio entre el área. el área La pizza de 10 pulgadas cuesta La pizza de 1 pulgadas cuesta aproximadamente 10 por aproximadamente 9 por pulgada cuadrada. pulgada cuadrada. La pizza de 1 pulgadas cuesta menos por pulgada cuadrada, entonces la pizza de 1 pulgadas es una mejor compra. 114 CHAPTER 8 Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish

11 LECCIÓN CONDENSADA 8.6 De cualquier forma que lo reanes En esta lección Aprenderás a encontrar el área de un sector, de un segmento y de una corona de un círculo En la Lección 8.5, descuriste la fórmula para calcular el área de un círculo. En esta lección aprenderás cómo encontrar las áreas de tres tipos de secciones de un círculo. Un sector de un círculo es la región entre dos radios y un arco del círculo. Un segmento de un círculo es la región entre una cuerda y un arco del círculo. Una corona circular (annulus) es la región entre dos círculos concéntricos. A continuación se ilustran los tres tipos de secciones. Sector de un círculo Segmento de un círculo Corona circular Las siguientes ecuaciones ilustradas te muestran cómo calcular el área de cada tipo de sección. r a h r r a a 360 r a 360 r A sector r a Lee los ejemplos de tu liro atentamente. Después lee los siguientes ejemplos. h a 360 r 1_ h A segmento R R r R r A corona circular EJEMPLO A R 9 cm y r 3 cm. Encuentra el área de la corona circular. R r Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 8 115

12 Lección 8.6 De cualquier forma que lo reanes (continuación) Solución A R r La fórmula del área para una corona circular. (9) (3) Sustituye los valores de R y r Evalúa los exponentes. 7 Resta. El área de la corona circular es de 7 cm, o aproximadamente 6 cm. EJEMPLO B El área somreada es de 1 cm. El radio del círculo grande es de 1 cm, y el radio del círculo pequeño es de 9 cm. Encuentra x, la medida del ángulo central. x Solución Primero, encuentra el área de toda la corona circular. A R r La fórmula del área para la corona circular. (1) (9) Sustituye los valores de R y r. 63 Simplifica. El área somreada, 1 cm x, es 36 0 del área de la corona circular. Usa esta información para escriir y resolver una ecuación. x x 10 x La medida del ángulo central es CHAPTER 8 Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish

13 LECCIÓN CONDENSADA 8.7 Área superficial En esta lección Aprenderás cómo encontrar las áreas superficiales de prismas, pirámides, cilindros y conos Puedes usar lo que saes respecto a encontrar las áreas de figuras planas para encontrar las áreas superficiales de prismas, pirámides, cilindros y conos. El área superficial de cada uno de estos sólidos es la suma de las áreas de todas las caras o superficies que rodean el sólido. Las caras incluyen las ases del sólido y sus caras laterales. En un prisma, las ases son dos polígonos congruentes y las caras laterales son rectángulos u otros paralelogramos. En una pirámide, la ase puede ser cualquier polígono y las caras laterales son triángulos. Cara lateral Bases Base Cara lateral Lee Steps for Finding Surface Area (los pasos para encontrar el área superficial) en la página 46 de tu liro. El Ejemplo A muestra cómo encontrar el área superficial de un prisma rectangular. Lee el ejemplo atentamente. Después lee el Ejemplo B, que muestra cómo encontrar el área superficial de un cilindro. Oserva que, para encontrar el área de la superficie lateral del cilindro, necesitas imaginar cortar la superficie y aplanarla, de manera que otengas un rectángulo. Como el rectángulo rodea exactamente la ase circular, la longitud de la ase del rectángulo es la circunferencia de la ase circular. El área superficial de una pirámide es el área de la ase, más las áreas de las caras triangulares. La altura de cada cara triangular se conoce como la altura inclinada (slant height). Usa l para la altura inclinada y h para la altura de la pirámide. Altura Altura inclinada h l Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 8 117

14 Lección 8.7 Área superficial (continuación) Investigación 1: Área superficial de una pirámide regular Las caras laterales de una pirámide regular son triángulos isósceles idénticos, y la ase es un polígono regular. l a Cada cara lateral es un triángulo con una longitud de ase y una altura l. Cuál es el área de cada cara? Si la ase es un n-ágono, entonces hay n caras laterales. Cuál es el área total de la superficie lateral de la pirámide? Cuál es el área de la ase en términos de a, y n? Usa tus expresiones para escriir una fórmula para el área superficial de una pirámide n-agonal regular en términos del número de lados n, la longitud de la ase, la altura inclinada l y la apotema a. Usando el hecho de que el perímetro de la ase es n, escrie otra fórmula para el área superficial de una pirámide n-agonal regular en términos de la altura inclinada l, el apotema a y el perímetro de la ase, P. En la siguiente investigación encontrarás el área superficial de un cono con un radio r y una altura inclinada l. Investigación : Área superficial de un cono Al incrementarse el número de caras de una pirámide, ésta comienza a verse como un cono. Puedes conceir la superficie lateral como muchos triángulos delgados o como un sector de un círculo. Puedes reacomodar los triángulos para formar un rectángulo. l r l l r r r Usa los diagramas para ayudarte a escriir una fórmula para el área de la superficie lateral en términos de r y l. Usando la expresión para un área de la superficie lateral y una expresión para el área de la ase, escrie una fórmula para el área superficial del cono. 118 CHAPTER 8 Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish

15 Lección 8.7 Área superficial (continuación) El Ejemplo C de tu liro te muestra cómo aplicar la fórmula para el área superficial de un cono. Lee el Ejemplo C atentamente. Después lee el ejemplo siguiente. EJEMPLO Encuentra el área superficial de este sólido. D 10, d 6, h 14. d h D Solución El área superficial es el área de la superficie lateral del cilindro externo, más el área de la superficie lateral del cilindro interno, más el área de las dos ases, que son coronas circulares. 10 (14) 140 cm Área de la superficie lateral del cilindro externo D h Área de la superficie lateral del cilindro interno d h 6 Área de una ase D d (14) 84 cm 16 cm Entonces, Área superficial total (16 ) 56 cm 804 cm Discovering Geometry Condensed Lessons in Spanish CHAPTER 8 119