Definición de arco de circunferencia

M1 — PAES obligatoria Básica

Resumen inicial

Un arco es una porción continua de circunferencia delimitada por dos de sus puntos, cuya longitud es proporcional al ángulo del centro.

Explicación en palabras simples

Si tomas un trozo de alambre circular y lo cortas en dos partes, cada uno de esos trozos curvos es un arco de circunferencia (se anota como $\overset{\frown}{AB}$).

Un arco tiene dos formas de medirse: 1) En grados sexagesimales (su apertura angular, que es exactamente igual al ángulo del centro que lo ilumina, de $0^\circ$ a $360^\circ$), y 2) En centímetros o metros (su longitud física real si lo estiras como una cuerda recta).

Para calcular cuánto mide de largo un arco ($s$), solo tienes que calcular una regla de tres con la vuelta completa: divides el ángulo $\alpha$ entre $360^\circ$ y lo multiplicas por el perímetro completo: $s = \frac{\alpha}{360^\circ} \cdot 2\pi r$.

Definición de arco

Explicación formal

Definición formal de arco

Sean $A, B \in \mathcal{C}(O, r)$ dos puntos distintos de una circunferencia. El conjunto de puntos de la curva comprendidos entre $A$ y $B$ en un sentido de recorrido dado se denomina arco de circunferencia, denotado por $\overset{\frown}{AB}$.

Medida angular vs Longitud métrica lineal

Es imperativo distinguir dos magnitudes de naturaleza física y matemática distinta:
1. Medida angular ($m(\overset{\frown}{AB})$): Magnitud dimensional de rotación, idéntica a la medida del ángulo central subtendido:
$$m(\overset{\frown}{AB}) = \alpha \quad (\text{en grados sexagesimales o radianes})$$

  1. Longitud métrica lineal ($s = \text{long}(\overset{\frown}{AB})$): Longitud de trayectoria unidimensional rectificable:
    $$s = \left(\frac{\alpha}{360^\circ}\right) \cdot 2\pi r = \frac{\alpha \pi r}{180^\circ}$$
    En radianes (donde $\theta = \frac{\alpha \pi}{180^\circ}$), la relación adquiere su forma más elegante: $s = r\theta$.

Complemento didáctico: ¡Cuidado con confundir la medida angular con la longitud métrica! Si dos circunferencias concéntricas (una chica y una gigante) tienen un ángulo central de $60^\circ$, AMBOS arcos miden $60^\circ$ en apertura angular, pero la longitud en centímetros del arco de la circunferencia gigante es muchísimo mayor.

Comprueba tu avance ¿Cuál es la fórmula para calcular la longitud métrica lineal s de un arco de circunferencia de radio r y ángulo central α en grados?

Definiciones clave

  • Arco ($\overset{\frown}{AB}$): Sección continua de la curva de una circunferencia.
  • Ángulo del centro ($\alpha$): Ángulo cuyo vértice es el centro $O$ y sus lados son radios que subtienden el arco.
  • Longitud de arco ($s$): Distancia euclidiana recorrida a lo largo de la curva dada por $s = \frac{\alpha \pi r}{180^\circ}$.

Propiedades y relaciones importantes

  • Proporcionalidad directa: La longitud del arco es directamente proporcional al ángulo del centro y al radio.
  • Arco menor y arco mayor: Dos puntos $A$ y $B$ determinan dos arcos complementarios cuya suma angular es $360^\circ$ y cuya suma métrica es $2\pi r$.
  • Diferencia con la cuerda: La longitud del arco $s$ es siempre estrictamente mayor que la longitud de la cuerda recta que une los mismos puntos ($s > L_{\text{cuerda}}$).

Ejemplo guiado

Ejemplos de arco

En una circunferencia de radio $r = 12\text{ cm}$, un ángulo del centro mide $\alpha = 60^\circ$. Calcula la longitud lineal del arco $\overset{\frown}{AB}$ subtendido.

  • Paso 1: Calcular la fracción del giro completo: $\frac{\alpha}{360^\circ} = \frac{60^\circ}{360^\circ} = \frac{1}{6}$.
  • Paso 2: Calcular el perímetro de la circunferencia completa: $P = 2\pi r = 2\pi(12) = 24\pi\text{ cm}$.
  • Paso 3: Multiplicar la fracción por el perímetro total: $s = \frac{1}{6} \cdot 24\pi = 4\pi\text{ cm}$.
  • Paso 4: Verificación alternativa con la fórmula directa: $s = \frac{60^\circ \cdot \pi \cdot 12}{180^\circ} = \frac{720\pi}{180} = 4\pi\text{ cm}$.
Comprueba tu avance Si un arco mide 5π cm en una circunferencia de radio 10 cm, ¿cuánto mide su ángulo del centro?

Procedimiento

  • 1. Identificar el radio $r$ y la medida del ángulo del centro $\alpha$.
  • 2. Calcular la fracción de circunferencia correspondiente: $\alpha / 360^\circ$.
  • 3. Multiplicar dicha fracción por la longitud de la circunferencia completa: $s = (\alpha / 360^\circ) \cdot 2\pi r$.
  • 4. Simplificar algebraicamente manteniendo el factor $\pi$ o reemplazando según solicite el ejercicio.

Errores frecuentes y cómo corregirlos

  • Error común 1: Multiplicar por $\pi r^2$ en lugar de $2\pi r$. Corrección: $\pi r^2$ es para el área del sector; el arco es una longitud lineal y usa el perímetro $2\pi r$.
  • Error común 2: Confundir la longitud métrica en cm con los grados sexagesimales del ángulo. Corrección: La apertura es en grados, la longitud es en cm.

Ejemplos

Responde los siguientes ejercicios para poner a prueba lo que acabas de aprender.

1 En una circunferencia de radio $8\text{ cm}$, ¿cuál es la longitud de un arco correspondiente a un ángulo central de $45^\circ$?
2 ¿Es la longitud de un arco siempre estrictamente mayor que la cuerda recta que une sus mismos extremos?

Ejemplos Verdadero/Falso

Decide si cada afirmación es verdadera o falsa antes de ver la explicación.

"'Olvidar dividir entre $360^\circ$ al relacionar el ángulo con la vuelta completa.'"
"'La longitud del arco se calcula mediante $s = \frac{\alpha}{360^\circ} \cdot 2\pi r$.'"
"'Un arco es una porción continua de la curva de una circunferencia.'"
"'Confundir la medida angular en grados con la longitud métrica en cm.'"
"'La medida angular de un arco coincide exactamente con la medida de su ángulo del centro correspondiente.'"
"'Usar la fórmula del área del círculo para calcular la longitud del arco.'"

Al terminar debes poder

Síntesis de arco

🎯 QUÉ Objetivo

Calcular la longitud lineal de arcos y relacionarlos con sus ángulos del centro.

⚙️ CÓMO Procedimiento

Empleando la proporción de escala $s = \frac{\alpha}{360^\circ} \cdot 2\pi r = \frac{\alpha \pi r}{180^\circ}$.

Fuente: Texto escolar oficial de Matemáticas y estándares curriculares PAES

Practica

Preguntas conceptuales

Verificar las ideas clave antes de calcular.

  1. Un arco de circunferencia es:

  2. Dos puntos distintos en una circunferencia determinan dos arcos posibles.

  3. ¿Cuál es la diferencia entre un arco y una cuerda entre los mismos dos puntos?

Reconocimiento

Identificar elementos, datos o procedimientos.

  1. Un arco es un segmento de recta.

Ejercicios básicos

Aplicar el procedimiento principal en casos simples.

  1. Si dos puntos de una circunferencia son diametralmente opuestos, ¿cómo son los dos arcos que determinan?

  2. El arco menor y el arco mayor entre dos puntos suman la circunferencia completa.

  3. Un arco menor mide 80° de una circunferencia de 360°. ¿Cuánto mide el arco mayor correspondiente?

Preguntas tipo PAES

Resolver preguntas con formato y distractores similares a PAES.

  1. ¿Cuál es el error frecuente al identificar un arco?

  2. La longitud de un arco depende tanto del radio de la circunferencia como del ángulo que subtiende.

  3. Si el arco AB (menor) mide 110°, ¿cuánto mide el ángulo central correspondiente a ese arco?

Evaluación de dominio

☆☆☆ 0/3 niveles aprobados
Nivel 1 Definición
Nivel 2 Ejercicios simples
Nivel 3 Problemas de aplicación

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