Question
(d) Traza el triangulo PBC; con vértice en el origen \( (P) \) y los puntos (e) ¿Qué tipo de triángulo es? (f) Calcula los ángulos del triángulo \( (\alpha, \beta, \gamma) \) (g) Calcula \( H, O \) y \( G \); del triángulo PBC (h) Expresa la ecuación de la circunferencia circunscrita al triángulo PBC. (i) ¿Qué representa el segmento de recta entre el punto medio de \( \overline{B C} \) y \( P \) ? (j) Expresa la ecuación del segmento de recta anterior en la forma general.
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Mar 10,2025
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Answer
(d) Se traza el triángulo \(PBC\) con vértice en el origen \(P(0,0)\), \(B(6,0)\), y \(C(0,8)\).
(e) El triángulo \(PBC\) es un triángulo rectángulo en \(P\).
(f) Los ángulos son:
- \(\gamma = 90^\circ\)
- \(\alpha \approx 53.13^\circ\)
- \(\beta \approx 36.87^\circ\)
(g) Los puntos son:
- \(G\left(2,\frac{8}{3}\right)\) (centroide)
- \(O(3,4)\) (circuncentro)
- \(H(0,0)\) (ortocentro)
(h) La ecuación de la circunferencia circunscrita es:
\[
(x-3)^2+(y-4)^2=25
\]
(i) El segmento de recta entre \(P\) y el punto medio de \(\overline{BC}\) es la mediana relativa al lado \(BC\), que es igual al radio de la circunferencia circunscrita.
(j) La ecuación de la recta en forma general es:
\[
4x - 3y = 0
\]
Solution
(d) Sean los vértices
\[
P=(0,0),\quad B=(6,0),\quad C=(0,8).
\]
El triángulo \(PBC\) se traza uniendo los puntos \(P\) a \(B\), \(B\) a \(C\) y \(C\) a \(P\).
(e) Calculamos las longitudes de sus lados:
- \( PB=\sqrt{(6-0)^2+(0-0)^2}=\sqrt{36}=6 \).
- \( PC=\sqrt{(0-0)^2+(8-0)^2}=\sqrt{64}=8 \).
- \( BC=\sqrt{(6-0)^2+(0-8)^2}=\sqrt{36+64}=\sqrt{100}=10 \).
Observamos que se cumple el teorema de Pitágoras:
\[
6^2+8^2=36+64=100=10^2,
\]
por lo que el triángulo es rectángulo en \(P\).
(f) Sea
- \(\gamma\) el ángulo en \(P\),
- \(\alpha\) el ángulo en \(B\),
- \(\beta\) el ángulo en \(C\).
Dado que el triángulo es rectángulo en \(P\), tenemos:
\[
\gamma=90^\circ.
\]
Para calcular \(\alpha\) en \(B\), usamos la tangente:
\[
\tan \alpha=\frac{PC}{PB}=\frac{8}{6}=\frac{4}{3}\quad\Longrightarrow\quad \alpha\approx \arctan\frac{4}{3}\approx53.13^\circ.
\]
Luego, el ángulo en \(C\) es:
\[
\beta=180^\circ-\gamma-\alpha=180^\circ-90^\circ-53.13^\circ\approx36.87^\circ.
\]
(g) Se determinan los siguientes centros del triángulo:
- **Centroide \(G\):**
Las coordenadas del centroide se obtienen promediando las coordenadas de los vértices:
\[
G=\left(\frac{0+6+0}{3},\frac{0+0+8}{3}\right)=\left(2,\frac{8}{3}\right).
\]
- **Circuncentro \(O\):**
En un triángulo rectángulo, el circuncentro es el punto medio de la hipotenusa. Dado que la hipotenusa es \(\overline{BC}\):
\[
O=\left(\frac{6+0}{2},\frac{0+8}{2}\right)=\left(3,4\right).
\]
- **Ortocentro \(H\):**
En un triángulo rectángulo, el ortocentro coincide con el vértice del ángulo recto. Así,
\[
H=P=(0,0).
\]
(h) La circunferencia circunscrita al triángulo tiene centro \(O=(3,4)\). El radio \(R\) es la distancia de \(O\) a \(B\) (o a \(C\)):
\[
R=\sqrt{(6-3)^2+(0-4)^2}=\sqrt{3^2+(-4)^2}=\sqrt{9+16}=\sqrt{25}=5.
\]
Por ello, su ecuación es:
\[
(x-3)^2+(y-4)^2=25.
\]
(i) El segmento de recta que une el punto \(P\) con el punto medio de \(\overline{BC}\) (que coincide con el circuncentro \(O\)) es la mediana relativa al lado \(BC\). En un triángulo rectángulo, esta mediana es igual a la mitad de la hipotenusa, es decir, es \(5\) unidades, y además coincide con el radio de la circunferencia circunscrita.
(j) Para obtener la ecuación de la recta que pasa por \(P=(0,0)\) y \(O=(3,4)\), se calcula la pendiente:
\[
m=\frac{4-0}{3-0}=\frac{4}{3}.
\]
La ecuación en forma pendiente-intersección es:
\[
y=\frac{4}{3}x.
\]
Para expresarla en forma general, multiplicamos por \(3\) y llevamos todos los términos a un lado:
\[
3y=4x\quad\Longrightarrow\quad 4x-3y=0.
\]
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Bonus Knowledge
Para trazar el triángulo \( PBC \), primero identifica los puntos \( P(0, 0) \), \( B(x_1, y_1) \) y \( C(x_2, y_2) \) en el plano cartesiano. Dibuja líneas que conecten estos puntos, formando el triángulo. Asegúrate de etiquetar cada vértice adecuadamente para referencia posterior. Para determinar el tipo de triángulo, calcula las longitudes de los lados usando la fórmula de distancia: \( d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2} \). Si las longitudes son todas diferentes, es un triángulo escaleno. Si dos son iguales, es isósceles. Si todos son iguales, es equilátero.