viernes, 9 de agosto de 2013

QUE ES LA GEOMETRIA

La geometría (del latín geometrĭa, que proviene del idioma griego γεωμετρία, geo tierra y metria 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 posicionamiento global (en especial cuando se la considera en combinación con el análisis matemático y sobre todo con las ecuaciones diferenciales).
La Geometría trata sobre las formas y sus propiedades.

Los dos temas más comunes son:

 Geometría Plana (sobre formas planas como líneas rectas, círculos y triángulos... formas que se pueden dibujar en un trozo de papel)


   

Geometría Sólida (sobre objetos tridimensionales como cubos y pirámides).

FIGURAS GEOMETRICAS

Una figura geométrica es un conjunto no vacío cuyos elementos son puntos. Las figuras geométricas son el objeto de estudio de la geometría.
Para definir y clasificar las figuras geométricas, comúnmente se debe recurrir a conceptos primitivos, tales como el de punto, recta, plano y espacio, que en sí mismas también se consideran figuras geométricas. A partir de ellas es posible obtener todas las figuras geométricas, mediante transformaciones y desplazamientos de sus componentes.

FIGURAS GEOMETRICAS DE ACUERDO A SUS DIMENSIONES

Dimensión 0 (adimensional)

PUNTO
En geometría, el punto es uno de los entes fundamentales, junto con la recta y el plano. Son considerados conceptos primarios, es decir, que sólo es posible describirlos en relación con otros elementos similares o parecidos
El punto es una «figura geométrica» adimensional: no tiene longitud, área, volumen, ni otro ángulo dimensional. No es un objeto físico. Describe una posición en el espacio, determinada respecto de un sistema de coordenadas preestablecidas.

Dimensión 1 (lineales)

RECTA
La recta o la línea recta, se extienden en una misma dirección, existe en una sola dimensión y contiene infinitos puntos; está compuesta de infinitos segmentos (el fragmento de línea más corto que une dos puntos). También se describe como la sucesión continua e indefinida de puntos en una sola dimensión, es decir, no posee principio ni fin.
Es uno de los entes geométricos fundamentales, junto al punto y el plano. Son considerados conceptos apriorísticos ya que su definición sólo es posible a partir de la descripción de las características de otros elementos similares. Así, es posible elaborar definiciones basándose en los postulados característicos que determinan relaciones entre los entes fundamentales. Las rectas se suelen denominar con una letra minúscula.

Delimitan superficies (figuras geométricas en sentido estricto):

TRIANGULO
Un triángulo, en geometría, es un polígono determinado por tres rectas que se cortan dos a dos en tres puntos (que no se encuentran alineados, es decir: no colineales). Los puntos de intersección de las rectas son los vértices y los segmentos de recta determinados son los lados del triángulo. Dos lados contiguos forman uno de los ángulos interiores del triángulo.
Por lo tanto, un triángulo tiene 3 ángulos interiores, 3 ángulos exteriores, 3 lados y 3 vértices.
Si está contenido en una superficie plana se denomina triángulo, o trígono, un nombre menos común para este tipo de polígonos. Si está contenido en una superficie esférica se denomina triángulo esférico. Representado, en cartografía, sobre la superficie terrestre, se llama triángulo geodésico.



CUADRILATERO
Un cuadrilátero es un polígono que tiene cuatro lados. Los cuadriláteros pueden tener distintas formas, pero todos ellos tienen cuatro vértices y dos diagonales, y la suma de sus ángulos internos siempre da como resultado 360º.
Por lógica todos los cuadriláteros son cuadrángulos, ya que esta definición se aplica a los polígonos de cuatro ángulos.



SECCION CONICA
Se denomina sección cónica (o simplemente cónica) a todas las curvas intersección entre un cono y un plano; si dicho plano no pasa por el vértice, se obtienen las cónicas propiamente dichas. Se clasifican en cuatro tipos: elipse, parábola, hipérbola y circunferencia.




CIRCUNFERENCIA
La circunferencia es una curva plana y cerrada donde todos sus puntos están a igual distancia del centro.


CUERPOS GEOMETRICOS

Un cuerpo geométrico es una figura geométrica tridimensional, es decir, que posee largo, ancho y alto, que ocupa un lugar en el espacio y que por lo tanto posee un volumen.

Elementos de un cuerpo geométrico


  •  Caras: Son las superficies planas que limitan el cuerpo geométrico. Estas superficies planas son figuras geométricas. Las caras basales son las que sirven para apoyar el cuerpo en el plano. Las demás caras son llamadas laterales.



  • Aristas: Son las líneas que se forman cuando se juntan dos caras. Se puede decir también, que son los lados de las figuras geométricas que forman los lados del cuerpo.



  • Vértices: Son los puntos donde se juntan tres o más caras.



Clasificación
Se distinguen dos clases de cuerpos geométricos: poliedros y cuerpos redondos.

POLIEDROS



Observa estos cuerpos geométricos. Todos ellos están limitados por polígonos y se llaman poliedros. Los prismas y las pirámides son poliedros, pero hay además otros que conoceremos en páginas siguientes.
Poliedro es una porción de espacio limitada por polígonos.

CUERPOS REDONDOS 



Los cuerpos redondos son cuerpos geométricos compuestos total o parcialmente por figuras geométricas curvas, como por ejemplo el cilindro, el cono o la esfera. 

DESCRIPCION DE LOS CUERPOS GEOMETRICOS

POLIEDROS

Prismas
Prismas son los poliedros que están limitados por dos bases que son polígonos iguales y por caras laterales que son paralelogramos.



Como habrás visto en el video los prismas se nombran según el polígono de la base:
   
Pirámides
Una pirámide es un poliedro limitado por una base, que es un polígono con una cara; y por caras, que son triángulos coincidentes en un punto denominado ápice.



  
Poliedros regulares
Dentro de las infinitas formas poliédricas que existen hay unas que, por sus simetrías, han ejercido siempre una gran atracción sobre los hombres.
Se trata de los poliedros regulares, cuyas caras son polígonos regulares iguales entre sí y en cuyos vértices concurren el mismo número de caras.
Platón, en su obra Timaeus, asoció cada uno de los cuatro elementos que según los griegos formaban el Universo, fuego, aire, agua y tierra a un poliedro: fuego al tetraedro, aire al octaedro, agua al icosaedro y tierra al hexaedro o cubo.
Finalmente asoció el último poliedro regular, el dodecadro, al Universo. Por este motivo estos poliedros reciben el nombre de sólidos platónicos. Puedes observar una representación de los poliedros realizada por Kepler, en la que aparece representada esta asociación.


Los prefijos Tetra, Hexa, Octa, Dodeca e Icosa que dan nombre a los cinco poliedros regulares indican el número de polígonos (caras) que forman el cuerpo.

Poliedros en la vida cotidiana
Los balones de fútbol han estado hechos siempre con 12 pentágonos y 20 hexágonos (icosaedro truncado), aunque hoy día algunos han cambiado por otra forma poliédrica más redondeada (el pequeño rombicosidodecaedro) que tiene 20 triángulos, 30 cuadrados y 12 pentágonos




CUERPOS REDONDOS




Son la esfera, el cono y el cilindro. Los cuerpos redondos son aquellos que tienen, al menos, una de sus caras o superficies de forma curva. También se denominan cuerpos de revolución porque pueden obtenerse a partir de una figura que gira alrededor de un eje.

Cono 
El cono es un cuerpo geométrico generado por un triángulo rectángulo al girar en torno a uno de sus catetos.


En el dibujo, podemos distinguir los elementos de un cono recto:
  • Eje: es el cateto AC. Alrededor de él gira el triángulo rectángulo.
  • Base: es el círculo que genera la rotación del otro cateto, AB. Por lo tanto AB es el radio del cono. La base se simboliza: O (A, AB).
  • Generatriz: es la hipotenusa del triángulo rectángulo, BC, que genera la región lateral conocida como manto del cono.
  • Altura: corresponde al eje del cono, porque une el centro del círculo con la cúspide siendo perpendicular a la base.

El cono tiene una cara basal plana y una cara lateral curva. Posee una arista basal y un vértice llamado cúspide.

Cilindro
El cilindro es el cuerpo geométrico generado por un rectángulo al girar en torno a uno de sus lados.



Elementos
Por medio del dibujo de la derecha, es posible determinar los elementos de un cilindro, que son:

  • Eje: lado AD, alrededor del cual gira el rectángulo.
  • Bases: son los círculos paralelos y congruentes que se generan al girar los lados AB y CD del rectángulo. Cada uno de estos lados es el radio de su círculo y también, el radio del cilindro.
  • Altura: corresponde al mismo eje AD; es perpendicular a las bases y llega al centro de ellas. Esta es la razón por la que el cilindro es recto.
  • Generatriz: es el lado BC, congruente con el lado AD, y que al girar forma la cara lateral o manto del cilindro.

 
El cilindro tiene 2 caras basales planas, paralelas y congruentes. 1 cara lateral que es curva y 2 aristas basales.
Puedes observar que en el desarrollo en el plano se nos forma un rectángulo para la cara lateral, cuyos lados son el perímetro de la circunferencia que forma las bases y la altura o generatriz.





Esfera
La esfera es el sólido generado al girar una semicircunferencia alrededor de su diámetro.
Elementos
Al girar el semicírculo alrededor del diámetro AB, se genera una superficie esférica donde se determinan los siguientes elementos:
  • Generatriz: es la semicircunferencia que genera la superficie esférica.
  • Centro de la esfera: es el centro de la semicircunferencia y corresponde al punto O.
  • Radio de la esfera: es el radio de la semicircunferencia: OA.
  • Diámetro de la esfera: es el segmento que une 2 puntos opuestos de la superficie esférica, pasando por el centro: AB.
La esfera tiene una sola cara curva.
Todos los puntos que forman la superficie esférica equidistan de uno fijo llamado centro, y que corresponde al centro de la semicircunferencia que gira.

FORMULA DEL PERIMETRO

TRIANGULO
El perímetro de un triángulo se calcula sumando las longitudes de todos sus lados. Así pues, la fórmula es:


P = a + b + c

donde a, b y c son las longitudes de cada lado.

CUADRADO
El perímetro de un polígono se calcula sumando las longitudes de todos sus lados. Así pues, la fórmula para el cuadrado es:
P = a + a + a + a = 4a

Donde a es la longitud de un lado

RECTANGULO
El perímetro de un polígono se calcula sumando las longitudes de todos sus lados. Así pues, la fórmula para el rectángulo es:
P = a + b + c + d

Donde a, b, c y d son las longitudes de cada lado

CIRCULO
El perímetro de un círculo es una circunferencia y su longitud es:


 
ó

donde:
  • P es la longitud del perímetro
  • π es la constante matemática pi (3,14159... )
  • r  es la longitud del radio
  • d es la longitud del diámetro

FORMULA DEL AREA


TRIANGULO
El área de un triángulo es igual al semiproducto entre la longitud de una base y la altura relativa a esta:
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 semiproducto de los catetos:
Donde a y b son los catetos.

Si se conoce la longitud de sus lados, se puede aplicar la fórmula de Herón.


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 cuadrada de 3:
 
Donde a es un lado del triángulo.

CUADRADO
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:
 
RECTÁNGULO
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:

CIRCULO
El área de un círculo, o la delimitada por una circunferencia, se calcula mediante la siguiente expresión matemática:




VOLUMEN Y AREAS TOTALES


AREA Y VOLUMEN DEL CUBO


VOLUMEN Y AREA DEL ORTOEDRO


VOLUMEN Y AREA DEL PRISMA

VOLUMEN Y AREA DE  LA ESFERA

VOLUMEN Y AREA DE LA PIRAMIDE


VOLUMEN Y AREA DEL CILINDRO




GEOMETRÍA EN LA VIDA DIARIA Y LA NATURALEZA