Autor Tema: Obtener el área sombreada

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19 Mayo, 2010, 05:12 pm
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DkJohan

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Saludos
Necesito ayuda para resolver este problema de la forma más sencilla posible, así que agradezco cualquier consejo que me puedan brindar. el problema es:

Sea el rectángulo ABCD, si BC=18 km y AB=12 km, además M es punto medio de BC y N es punto medio de CD. ¿Cuánto mide el área sombreada?



De antemano gracias.
Saludos

19 Mayo, 2010, 06:23 pm
Respuesta #1

Héctor Manuel

  • Lathi
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Es difícil saber qué entiendes por "forma más sencilla".  Usando teoremas sofisticados:  Llamando \( O \) a la intersección de \( BN \) y \( MD \), \( P \) al punto "sombreado" junto a \( M \), y \( Q \) al punto "sombreado" junto a \( D \), entonces:

Como los triángulos \( OPM \) y \( OQD \) comparten un ángulo común, entonces el cociente de sus áreas es igual al producto de los lados que forman el ángulo común (éste es uno de esos "teoremas sofisticados").  Es decir:

\( \displaystyle\frac{(OPM)}{(OQD)}=\displaystyle\frac{OP\cdot{OM}}{OQ\cdot{OD}} \), donde \( (OPM) \) es el áera del triángulo \( OPM \) se usa la misma notación para el \( OQD \)

Por tanto, \( (OPM)=(OQD)\displaystyle\frac{OP\cdot{OM}}{OQ\cdot{OD}} \)...(*)

Pero como también son semejantes, se tiene que \( \displaystyle\frac{OP}{OQ}=\displaystyle\frac{OM}{OD}=\displaystyle\frac{MP}{QD} \).  Sustituyendo en \( * \) nos da
\( (OPM)=(OQD)(\displaystyle\frac{MP}{QD})^2 \)...**

Por otra parte, \( \displaystyle\frac{MP}{QD}=\displaystyle\frac{\displaystyle\frac{BC}{2}-QD}{QD}=\displaystyle\frac{BC}{2QD}-1 \) (esto sale sólo por observar la figura).

Entonces encontremos \( \displaystyle\frac{BC}{QD} \).
Por el teorema de Menelao sin considerar segementos dirigidos:
\( \displaystyle\frac{BM}{MC}\displaystyle\frac{CD}{DN}\displaystyle\frac{NO}{OB}=1 \), y al ser \( BC=2MC \) y \( CD=2DN \) se tiene \( 2\displaystyle\frac{NO}{OB}=1 \), de modo que \( \displaystyle\frac{OB}{NO}=2 \)...***

También, al ser \( BCN \) y \( BPO \) semejantes:
\( \displaystyle\frac{BC}{PC}=\displaystyle\frac{BN}{ON} \).   Restando 1 a los dos lados:
\( \displaystyle\frac{BC}{PC}-1=\displaystyle\frac{BN-ON}{ON}=\displaystyle\frac{BO}{ON}=2 \) por (***)

Por tanto, \( \displaystyle\frac{BC}{PC}=3 \), y como \( PC=QD \) entonces \( \displaystyle\frac{BC}{QD}=3 \)

Luego, sustituyendo en (**):
\( (OPM)=(OQD)(\displaystyle\frac{3}{2}-1)^2=\displaystyle\frac{1}{4}(OQD) \).

Usando lo anterior, concluye.

Saludos.

PD: Estoy seguro de que se puede hacer más rápido.

20 Mayo, 2010, 06:28 am
Respuesta #2

DkJohan

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Muchas gracias hector manuel. te explico porque dije de la forma más sencilla, lo que pasa es que debo explicar ese ejercicio a unos estudiantes de secundaria que van a presentar una prueba de aptitud académica, y se supone que se obtiene la respuesta con conocimientos básicos, y estuve mucho tiempo pensando como obtener la respuesta, la cual obtuve pero no con conocimientos básicos, Igualmente agradezco mucho tu ayuda, creo que es más sencilla que mi manera :P
Saludos

20 Mayo, 2010, 08:01 am
Respuesta #3

EnRlquE

  • Lathi
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Hola.

 Antes de todo fijemos nuestra notación. Sea \( P=\overline{BN}\cap\overline{DM} \), y sean \( E\in\overline{BC} \) y \( F\in\overline{AD} \) tales que \( \overline{EF}\perp\overline{AD} \) y \( P\in\overline{EF} \). Ahora veamos otra alternativa de solución:

 Sean \( a=DN=NC \), \( b=BM=MC \), \( x=BP \) e \( y=PN \), por el teorema de Menelao tenemos que

\( \dfrac{MC}{BM}\cdot\dfrac{BP}{PN}\cdot\dfrac{DN}{CD}=1\;\Longrightarrow\;\dfrac{bxa}{by(2a)}=1\;\Longrightarrow\;\dfrac{x}{y}=2 \)

 Luego \( 2=\dfrac{x}{y}=\dfrac{BE}{EC}\;\Longrightarrow\;2EC=BE\;\Longrightarrow\;ME=\dfrac{b}{3}\;\textsf{y}\;FD=\dfrac{2b}{3} \), entonces como \( \dfrac{1}{2}=\dfrac{ME}{FD}=\dfrac{EP}{PF} \), deducimos que \( EP=\dfrac{2a}{3} \) y \( PF=\dfrac{4a}{3} \), por tanto el área buscada es

\( A=\dfrac{1}{2}\left(\dfrac{b}{3}\right)\left(\dfrac{2a}{3}\right)+\dfrac{1}{2}\left(\dfrac{2b}{3}\right)\left(\dfrac{4a}{3}\right) \)

 Solo queda reducir la expresión y reemplazar los valores del problema.

Saludos.

20 Mayo, 2010, 04:59 pm
Respuesta #4

DkJohan

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Muchas gracias Braguildur, también me sirvió de mucho tu ayuda :D
Saludos

20 Mayo, 2010, 05:38 pm
Respuesta #5

QuantumWalrus

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¿La ley de senos cuenta como conocimiento básico? También puedes usar eso en el triángulo BMO, una vez que has obtenido de manera trivial los ángulos en la figura (un ángulo crucial se obtiene el considerar el tríangulo MCD y aplicar la tangente)

Saludos.

20 Mayo, 2010, 06:03 pm
Respuesta #6

DkJohan

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Sí también cuenta, me refiero a conocimientos básicos como conocimientos de secundaria, la manera que dices es muy buena aunque hay que aproximar datos pero funciona muy bien, gracias por tu ayuda.  ;D

Saludos