jueves, 30 de agosto de 2012

Problema del Día. Geometría (30 de Agosto)

En el triangulo rectangulo $ABC$ con ángulo recto en $A$, sean $D$ y $E$ puntos en los lados $AC$ y $BC$, respectivamente, tales que $AE$ y $BC$ son perpendiculares, y $BD=DC=EC=1$. Determine la longitud del lado $AC$.

54 comentarios:

  1. Yo dibuje un círculo donde BC es el diámetro. Luego tracé la mediatriz de $BC$ y a uno de los puntos donde cortaba a la circunferenca lo llamé X. El punto A puede estar en cualquier lugar del arco CX. El punto D será donde AB y la mediatriz de ED se intersecten. Esto es porque BDC es un triángulo isósceles por la igualdad BD=DC=EC. Entonces EDC tambien es un triangulo isósceles. Si trazamos una paralela a BC desde el punto D nos daremos cuenta de que EB es menor que DB'. Como esto sucede, y AE es perpendicular a BC el punto D no existiria ya que AB nunca se intersectaria con la mediatriz de BC y esto debe suceder porque para que BD=DC, AB debe ser igual o mayor que AC. Por lo tanto no se puede hacer un triangulo que cumpla con estas caracteristicas.

    Se veria mas padre si pudiera ponerle los dibujitos, jajaja

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  2. Encontramos que $\triangle BAE$ $\sim$ $\triangle AEC$ por Ángulo- Ángulo.Encontramos: $\frac{BE}{AE}$ $=$ $\frac{EA}{EC}$ $=$ $\frac{BA}{AC}$ $\rightarrow$ $(EA)$ $(AC)$ $=$ $(EC)$ $(BA)$ $\rightarrow$ $AC$ $=$ $\frac{BA}{EA}$

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    1. Porque: $AC$ $=$ $\frac{BA}{EA}$

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    2. El problema aun no esta resuelto, el lado $AC$ tiene medidas especificas que tu debes de averiguar,

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    1. Solo despejo la ecuacion de las semejanzas de los triangulos

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  4. Aplicando Pitágoras en $\triangleABE$ tenemos que: $AB^2$ $-$ $BE^2$ $=$ $AE^2$ $\rightarrow$ $AB^2$ $-$ $BE^2$ $+$ $EC^2$ $=$ $AE^2$ $+$ $EC^2$ , Por Pitágoras en $\triangleAEC$ tenemos que $AE^2$ $+$ $EC^2$ $=$ $AC^2$ , $AC^2$ $=$ $(AD+DC)^2$ $=$ $AD^2$ $+$ $2(AD)(DC)$ $+$ $DC^2$ , $DC^2$ $=DC=1$ $\rightarrow$ $(AD+DC)^2$ $=$ $AD^2$ $+2AD+1$ $=$ $AC^2$ $=$ $AE^2$ $+$ $EC^2$ $=$ $AB^2$ $-$ $BE^2$ $+$ $EC^2$ $\rightarrow$ $AB^2$ $-$ $BE^2$ $+$ $EC^2$ $=$ $AD^2$ $+2AD+1$ $\rightarrow$ $AB^2$ $-$ $BE^2$ $+$ $EC^2$ $+$ $AB^2$ $=$ $AD^2$ $+2AD+1$ $+$ $AB^2$ , sabemos por Pitágoras en $\triangleABC$ que $AD^2$ $+2AD+1$ $+$ $AB^2$ $=$ $BC^2$ $=$ $(BE+EC)^2$ $=$ $BE^2$ $+$ $2(BE)(EC)$ $+$ $EC^2$ , si $EC^2$ $=EC=1$ $\rightarrow$ $(BE+EC)^2$ $=$ $BE^2$ $+$ $2(BE)$ $+1$ , tenemos entonces que: $AB^2$ $-$ $BE^2$ $+$ $EC^2$ $+$ $AB^2$ $=$ $BE^2$ $+$ $2(BE)$ $+1$ $\rightarrow$ $2$ $AB^2$ $-$ $BE^2$ $=$ $BE^2$ $+$ $2(BE)$ $\rightarrow$ $2$ $AB^2$ $=$ $2$ $($ $BE^2$ $+$ $BE$ $)$ $\rightarrow$ $AB^2$ $=$ $BE^2$ $+BE$ , si $AB^2$ $=$ $BE^2$ $+$ $EA^2$ $\rightarrow$ $EA^2$ $=$ $BE$

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  5. Como $AE$ es perpendicular a $BC$ Tenemos que forma un ángulo recto, llamemos $\alpha$ a $\angle$ $ABC$ y $\beta$ $=$ $\angle$ $ACE$ Vemos que $\angle$ $BAE$ $=$ $\beta$ y $\angle$ $EAC$ $=$ $\alpha$

    Por lo tanto $\triangle ABC$ $\sim$ $\triangle EAC$

    Entonces: $\frac{AB}{EA}$ $=$ $\frac{AD+1}{1}$ $=$ $\frac{BE+1}{AD+1}$

    Pues $AC$ $=$ $AD+1$ y $BC$ $=$ $BE+1$

    Por lo tanto: $(AD+1)^2$ $=$ $(BE+1)$
    Lo que es igual a $(AC)^2$ $=$ $BC$

    Ahora vemos que $\triangle ABC$ $\sim$ $\triangle EBA$ por AA

    Por lo tanto: $\frac{AB}{EB}$ $=$ $\frac{AC}{EA}$ $=$ $\frac{BC}{AB}$

    De donde sacamos: $AB^2$ $=$ \$ BE \times BC\$

    En donde tenemos que $BC$ $=$ $BE+1$

    Entonces $AB^2$ $=$ $ BE \times BE+1\$

    Por pitágoras en el $\triangle ABD$

    Tenemos que: $AB2^ + AD^2$ $=$ $1$

    Sustituimos:

    $BE^2 + BE + BE - 2AD$ $=$ $1$

    $BE+1^2$ $=$ $2AD + 2$

    $BC^2$ $=$ $2AC$

    Utilizamos la primer razón que habiamos obtenido, igualandola con la última y nos queda que:

    $AC^4$ $=$ $BC^2$ $=$ $2AC$

    Por lo tanto:

    $AC^3$ $=$ $2$

    En donde obtenemos que $AC$ $=$ $\root {3} \of {2}\$

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  6. Bueno yo primero hise notar el triángulo $BDC$ porque es isósceles por lados iguales, marco la haltura $AE$ y $D$ lo pongo con $M$ que es el punto medio de la recta $BC$ va a quedar perpendicular la recta $DM$ a $BC$,
    Nombro la intersección de $AE$ y $BD$ como $F$, me queda el triángulo $FBE$ que es congruente por $aa$ al triángulo $MDC$ y este a su ves al triángulo $AEC$ por esto tendrán las mismas razones. Mas tarde lo termino.

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  7. aun no aprendo a comentar :l podría mandar una foto?

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  8. http://www.facebook.com/photo.php?fbid=384382991632501&set=a.384382948299172.87730.100001824112299&type=3&theater y tambien http://www.facebook.com/photo.php?fbid=384383114965822&set=a.384382948299172.87730.100001824112299&type=3&theater

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    1. Para acabar necesitas una de dos cosas:
      *Usar pitagoras
      *Trazar la altura de $BDC$

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  9. supongo que AB mide y, bc mide z +1, y ac mide x + 1

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  10. por lo tanto se que (y)^2 + (x+1)^2 = (z+1)^2

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  11. entonces y^2 + x^2 + 2x + 1 = z^2 + 2z + 1

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  12. en el triangulo ABD sus lados son AD=x, AB=y y BD 1

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  13. entonces tengo que que el lado AC=2-y^2

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  14. y entonces (4-4y+y^2)+y^2 = BC^2 = (z+1)^2

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  15. y si resto el lado DC a AC tengo que el lado Ad mide la raiz cuadrada de(3-4y+y^2)

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  16. por lo tanto el lado AC mide 6-8y+3y^2 ya que sustituyo Dc por el valor de BD

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    1. No revise si toda el algebra esta bien, pero todavia no acabas. Necesitas saber cuanto vale $y$. Te recomiendo poner toda tu solucion en un solo comentario.

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  17. http://www.facebook.com/photo.php?fbid=4552647858494&set=a.4512585016948.187169.1360331970&type=3&theater

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    1. Te recomiendo que si vas a subir una foto, ponle orden a tu intento de solucion. Sigue intentando.

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  18. http://www.facebook.com/photo.php?fbid=4552647858494&set=a.4512585016948.187169.1360331970&type=3&theater

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  19. Vemos que el $\triangle CEA$ y el $\triangle CAB$ , comparten el $\angle ACB$ y además tienen un ángulo recto, por lo tanto son semejantes por Angulo - Angulo :
    $\frac{CE}{CA} = \frac{EA}{AB} = \frac{AC}{BC}$
    $\frac{1}{CA} = \frac{AC}{BC}$
    $\Rightarrow AC^2 = BC$
    Sustuimos $AC$ y $BC$ :
    $(AD + 1)^2 = EB + 1$
    $AD^2 + 2AD + 1 = EB + 1$
    $AD^2 + 2AD = EB$
    $AD^2 = EB - 2AD$

    Decimos que el $\angle ADB = \alpha$ .
    $\Rightarrow \angle CAE = (180 - 90 - \alpha ) = (90 - \alpha )$ y su complemento que es el $\angle EAB = \alpha$ ; y por lo tanto, $\triangle AEB \sim \triangle CAB$ por Angulo - Angulo:
    $\frac{AE}{CA} = \frac{EB}{AB} = \frac{BA}{BC}$
    $\Rightarrow AB^2 = BC \times EB = (EB + 1) \times EB = EB^2 +EB$

    Aplicamos Pitágoras en el $\triangle DAB$ :
    $AD^2 + AB^2 = DB^2$
    $EB - 2DA + EB^2 + EB = 1$
    $2EB + EB^2 = 2AD + 1$
    Sumamos 1 en cada lado $\rightarrow 2EB + EB^2 + 1 = 2AD + 2$
    Vemos que lo que está en la derecha es un binomio al cuadrado.
    $\Rightarrow (EB + 1)^2 = 2(AD + 1) = BC^2 = 2CA$

    Teníamos que $AC^2 = BC$ ; igualamos ambas razones:
    $AC^4 = BC^2 = 2CA$
    $\Rightarrow AC^4 = 2CA$
    $AC^3 = 2$

    $\boxed {AC = \root {3} \of {2}}$

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  20. http://s739.photobucket.com/albums/xx34/leo0_9506/Ommch/?action=view&current=IMG_0079.jpg

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  21. http://s739.photobucket.com/albums/xx34/leo0_9506/Ommch/?action=view&current=IMG_0079.jpg

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    1. Sigue intentando, traza la altura de $BDC$.

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    2. https://plus.google.com/u/0/photos/100066737030455211829/albums/posts/5788327467902410978

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  23. Tenemos que $\triangle{DAB}$ es un triángulo rectángulo, por lo que cumple Pitágoras:
    $AD^2$ + $AB^2$ $=$ $BD^2$ $=$ $1^2$ $=$ $1$
    Tenemos que en $\triangle{ABC}$ , $\angle{ABC}$ $+$ $90^o$ $+$ $\angle{ACB}$ $=$ $180^o$ , en $\triangle{EAC}$ , $\angle{EAC}$ $+$ $90^o$ $+$ $\angle{ACB}$ $=$ $180^o$ $\Rightarrow$ por el criterio de semejanza AA , $\triangle{ECA}$ $\sim$ $\triangle{ACB}$ , a partir de esta semejanza, sacamos razones:
    $\frac{1}{AC} = \frac{AC}{BC} = \frac{EA}{AB}$ $\Rightarrow$ $\bullet AC^{2}=BC$ . Sustituyendo valores, ya que $AC=AD+1, BC=BE+1$ $\Rightarrow$ $(AD+1)^2$ $=$ $BE+1$ $\rightarrow$ $AD^2$ $+$ $2AD+1$ $=$ $BE+1$ $\rightarrow$ $AD^2$ $=$ $BE-2AD$
    En $AD^{2}+AB^{2}=BD^{2}=1^{2}=1$ sustituimos $AD^{2}$ y $AB^{2}$ y tenemos: $BE-2AD+ BE^{2} +BE=1$ $\rightarrow$ $2BE$ $+$ $BE^2$ $=$ $2AD+1$ $\rightarrow$ $2BE$ $+$ $BE^2$ $=$ $2AD+1$ $\rightarrow$ $2BE$ $+$ $BE^2$ $+$ $1$ $=$ $2AD+2$ $\rightarrow$ $(BE+1)^2$ $=$ $2(AD+1)$ $=$ $\bullet BC^2$ $=$ $2AC$
    Tenemos que: $AC^2$ $=$ $BC$ , $BC^2$ $=$ $2AC$ $\Rightarrow$ $AC^4$ $=$ $2AC$ $\Rightarrow$ $AC^3$ $=$ $2$ $\therefore$ $AC= \root{3}\of{2}$

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  24. Es facil ver que por la semejanza de $\triangle{ABC}$ con $\triangle{ACE}$ se cumple que $AC^2=BC$, entonces como $ABC$ es un triangulo rectangulo se cumple que $AB^2+AC^2=BC^2=AC^4$.
    Por Pitagoras $AC^+AB^2=BC^2=(AD+1)^2+AB^2=AD^2+2AD+1+AB^2$
    pero como AD+1 =AC entonces lo anterior es igual a $AD^2+AD+AC+AB^2$, pero por pitagoras $AD^2+AB^2=BD^2=1 enotnces lo anterior es igual a $BD^2+AD+AC=1+2AD+1=2+2AD=2(AD+1)=2AC$.
    Enotnces si $BC^2=2AC$ se cumple que $2AC=AC^4$ entonces $AC^3=2$ entonces $AC=\root{3}\of{2}$

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  25. primero saque por pitagoras en el triangulo $ABC$ que
    $(ac^2)+(ab^2)=bc^2$ pero como $ac=ad+1$ entopnces $bc^2=(ad+1)^2+ab^2=ad^2+2ad+1+ab^2$ pero como $ac=ad+1$ entonces $bc^2=ad^2+ad+ac+ab^2$ pero por pitagoras en el triangulo $adb$ tenemos que $ad^2+ab^2=bd^2=1$ entonces $bc^2=bd^2+ad+ac=2(ad+1)$ pero como $ad+1=ac$ entonces $bc^2=2ac$
    louego por los triangulos $cea$ y $cab$ tenemos que $bc=ac^2$
    entonces $bc^2=ac^4$ entonces $2ac=ac^4$ dividiendo entre $ac$ nos da $2=ac^3$ y despejando $ac$ nos da que $ac=$ raiz cubica de dos

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  26. yo, todavia no aprendo bien como hacer las formulas, pero las voy a copiar:))
    primero se da cuenta uno de los 2 triangulos semejantez que comparten el angulo en c y uno de 90 grados, q son los triaangulos $\triangle{ABC}$ y $\triangle{ACE}$, entonces podemos decir q el triangulo $ABC$ q es uno triangulo rectangulo podemos usar pitagoras y $AB^2+AC^2=BC^2$ q esto tambien es igual a $AC^4$,
    Ahora en el triangulo $\triangle{DAB}$ tambiense puede aplicar pitagoras, q es $AD^2 + AB^2 = 1$ y la hasta ahi voy

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  27. Primero nos fijamos en que $\triangle{AEC}\sim\triangle{BAC}$
    $\Rightarrow\frac{AE}{AB}=\frac{AC}{BC}=\frac{EC}{AC}$
    $\Rightarrow AC^2=BC$
    $\Rightarrow (AD+1)^2=EB+1\Rightarrow AD^2+2AD+1=EB+1$
    $\Rightarrow AD^2=EB-2AD$

    Luego observamos que $\triangle{AEC}\sim\triangle{BEA}$
    $\Rightarrow\frac{AE}{CA}=\frac{EC}{EA}=\frac{AC}{BA}$
    $\Rightarrow AE^2=BE$
    Por Pitágoras en $\triangle{ABE}$
    $AE^2+BE^2=AB^2\Rightarrow BE+BE^2=AB^2$

    Luego, por Pitágoras en $\triangle{ABD}$:
    $AD^2+AB^2=DB^2$
    Pero tenemos que $AD^2=EB-2AD$, $AB^2=EB^2+EB$ y $DB^2=1$
    $\Rightarrow (EB-2AD)+(EB^2+EB)=1$
    $\Rightarrow 2EB+EB^2=2AD+1$
    $\Rightarrow EB^2+2EB+1=2AD+2\Rightarrow (EB+1)^2=2(AD+1)$
    Además tenemos que $EB+1=BC$ y $AD+1=AC$, sustituimos y queda:
    $BC^2=2AC$, pero además teníamos que $AC^2=BC\Rightarrow AC^4=2AC$
    $\Rightarrow AC^3=2$
    $\Rightarrow AC=\root{3}\of{2}$

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  28. Y así fue como le gané esta épica batalla al Latex.

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  29. Como AE y BC son perpendiculares, $ \angle AEC=90°$. ABC y EAC tienen un ángulo de 90° y comparten $ \angle BCA$, entonces son semejantes por AA, de aquí tenemos que $ \frac{BC}{AC} = \frac{AC}{EC} $, como EC=1, $ \frac{BC}{AC}=AC$=>$BC=AC^2$.
    ADB es rectángulo, entonces por Pitágoras $AB^2+AD^2=BD^2$.
    BD=1, entonces $BD^2=1$.
    ABC es rectángulo, entonces $AB^2+AC^2=BC^2$ => $AB^2=BC^2-AC^2$.
    AD=AC-DC=AC-1, entonces $AD^2=(AC-1)^2=AC^2-2(AC)+1$.
    Sustituimos $AB^2,BD^2,AD^2$ en $AB^2+AD^2=BD^2$. Tenemos $(BC^2-AC^2)+(AC^2-2(AC)+1)=1$. Sustituimos $BC$: $(AC^2)^2-AC^2+AC^2-2(AC)+1=1$.
    =>$AC^4-2(AC)=0$
    =>$AC^4=2(AC)$
    =>$AC^3=2$
    =>$AC= \root {3} \of {2}$

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  30. lo puse en la pagina de rumbo al nacional

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  31. Encontramos algunas semejanzas que puedes ser utiles como:

    a) $\triangle{AEC}\sim\triangle{BAC}$ entonces: $\frac{AE}{AB}=\frac{AC}{BC}=\frac{EC}{AC}$ de aqui obtenemos que $AC^2=BC$

    b) $\triangle{AEB}\sim\triangle{CEA}$ entonces: $\frac{AE}{CE}=\frac{EB}{AB}=\frac{AB}{AC}$ de aqui sacamos que: $\AC=\frac{AB}{AE}$

    Después observamos que $\triangle{ABC}$ es triangulo rectángulo y cumple con: $AB^2+(AD+1)^2 = BC^2$ podemos sustituir y queda $AB^2 + AD^2 + 2AD + 1 = (AC^2)^2 = AC^4$. Pero encontramos que al aplicar pitagoras en $\triangle{BAD}$ $AB^2 + AD^2 = BD^2 = 1$ entonces podemos sustituir $AB^2$ y $AD^2$ por $1$ y nos queda de la siguiente forma: $2AD + 2 = (AC^2)^2 = AC^4$.
    - $2AD + 2 = AC^4$ nos damos cuenta que podemos factorizar de la siguiente forma $2(AD + 1) = AC^4$ y $(AD+1)= AC$ entonces queda que $2(AC) = AC^4$ por ultimo despejamos y queda: $2=AC^3$ y que $AC=\root{3}\of{2}$

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  32. Los triángulos ABC, EBA y EAC son semejantes
    Encontramos que EA/BA=AC/BC=EC/AC
    Sustituimos EX por 1 y nos queda asi:
    EA/BA=AC/BC=1/AC
    De ahi observamos que nos sirven las dos ultimas razones(AC/BC=1/AC)
    Ahi encontramos que BC=AC↑2
    Despues vemos que: AC=(AD+1), entonces AC↑2= (AD+1)↑2; realizando la operacion nos queda AD↑2+AD+AD+1= AC↑2, que simplificada es AD↑2+2AD+1= AC↑2
    Despues usamos Pitagoras en el triangulo ABC y queda lo siguiente:
    BA↑2+AD↑2+2AD+1= BE+1= BC↑2
    Despues usamos Pitagoras en el triangulo BDA y sale lo siguiente:
    BA↑2+AD↑2=1
    Despues encontramos que 2AD+2)=AC↑4
    Vamos despejando y nos queda que la respuesta es:
    Raiz cubica de 2

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