Propiedad: la altura sobre la hipotenusa es media geométrica de las dos proyecciones

M2 — PAES electiva Avanzada

Resumen inicial

El teorema de Euclides respecto a la altura establece que en todo triángulo rectángulo, el cuadrado de la altura relativa a la hipotenusa es igual al producto de las proyecciones de los catetos sobre ella: $h_c^2 = p \cdot q$.

Explicación en palabras simples

Euclides para la Altura

Para saber cuánto mide la altura que cae sobre la hipotenusa usando las dos sombras:

  • Multiplicas las dos sombras: Sombra izquierda ($p$) por sombra derecha ($q$): $p \times q$.
  • Sacas la raíz cuadrada: El resultado es exactamente la altura: $h_c = \sqrt{p \cdot q}$.
  • Fórmula de oro: $h_c^2 = p \cdot q$.

Explicación formal

Teorema formal de Euclides (Relativo a la altura)

En cualquier triángulo rectángulo $\Delta ABC$ con ángulo recto en $C$ ($\gamma = 90^\circ$), el cuadrado de la altura relativa a la hipotenusa $h_c = \overline{CD}$ es estrictamente igual al producto de las longitudes de las proyecciones ortogonales $p$ y $q$:

$$h_c^2 = p \cdot q \iff \frac{p}{h_c} = \frac{h_c}{q} \iff h_c = \sqrt{p \cdot q}$$

Desglose simbólico y geométrico

  • $h_c = CD$: Altura ortogonal sobre la hipotenusa.
  • $p = AD$: Proyección ortogonal del cateto $b$.
  • $q = DB$: Proyección ortogonal del cateto $a$.
  • Demostración por semejanza directa:
  • Los dos subtriángulos interiores satisfacen $\Delta ADC \sim \Delta CDB$ (por tener ángulos complementarios $\angle ACD = \angle B$ y $\angle CAD = \angle BCD$).
  • Al establecer la razón de proporcionalidad entre lados homólogos:

$$\frac{AD}{CD} = \frac{CD}{DB} \implies \frac{p}{h_c} = \frac{h_c}{q} \implies h_c^2 = p \cdot q$$

Síntesis didáctica

Este teorema demuestra que la altura relativa a la hipotenusa es la media geométrica exacta entre los dos segmentos en que divide a la hipotenusa.

Comprueba tu avance ¿Cuál es la expresión del teorema de Euclides para la altura hc en función de las proyecciones p y q?

Definiciones clave

  • Teorema de Euclides para la altura: Proposición métrica $h_c^2 = p \cdot q$.
  • Media proporcional de la altura: Proporción continua $\frac{p}{h_c} = \frac{h_c}{q}$.
  • Semejanza interna: Razón de semejanza entre los triángulos rectángulos izquierdo y derecho.

Propiedades y relaciones importantes

  • Fórmula radical: $h_c = \sqrt{p \cdot q}$.
  • Despejes de proyecciones: $p = \frac{h_c^2}{q}$ y $q = \frac{h_c^2}{p}$.
  • Área en función de proyecciones: $\operatorname{Área}(\Delta ABC) = \frac{1}{2}(p + q)\sqrt{p \cdot q}$.

Ejemplo guiado

Ejemplo de Euclides para la Altura

En un triángulo rectángulo, la altura relativa a la hipotenusa divide a esta en dos segmentos que miden $p = 4\text{ cm}$ y $q = 9\text{ cm}$. Calcula la longitud de la altura $h_c$.

  • Paso 1: Identificar las proyecciones: $p = 4\text{ cm}$ y $q = 9\text{ cm}$.
  • Paso 2: Aplicar el Teorema de Euclides para la altura: $h_c^2 = p \cdot q$.
  • Paso 3: Calcular el producto: $h_c^2 = 4 \times 9 = 36$.
  • Paso 4: Extraer la raíz cuadrada: $h_c = \sqrt{36} = 6\text{ cm}$.
  • Paso 5: Concluir que la altura sobre la hipotenusa mide exactamente $6\text{ cm}$.
Comprueba tu avance Si las proyecciones de los catetos sobre la hipotenusa miden 3 cm y 12 cm, ¿cuánto mide la altura hc?

Procedimiento

  • Paso 1: Identificar las dos proyecciones $p$ y $q$ sobre la hipotenusa.
  • Paso 2: Multiplicar ambos valores: $P = p \cdot q$.
  • Paso 3: Extraer la raíz cuadrada del producto: $h_c = \sqrt{P}$.
  • Paso 4: Simplificar el radical o calcular la raíz exacta y adjuntar unidades.

Errores frecuentes y cómo corregirlos

No confundas $p \cdot q$ (que da $h_c^2$) con $p + q$ (que da la hipotenusa total $c$).

Ejemplos

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

1 Si las proyecciones sobre la hipotenusa son $p = 2\text{ cm}$ y $q = 8\text{ cm}$, ¿cuál es la longitud de la altura $h_c$?
2 En un triángulo rectángulo la altura es $h_c = 6\text{ cm}$ y una proyección es $p = 4\text{ cm}$. ¿Cuánto mide la otra proyección $q$?
3 ¿La altura sobre la hipotenusa es media geométrica entre las dos proyecciones?
4 ¿La altura al cuadrado es igual a la suma de las proyecciones (hc² = p + q)?

Ejemplos Verdadero/Falso

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

"Olvidar sacar la raíz cuadrada de $p \cdot q$."
"En todo triángulo rectángulo, el cuadrado de la altura sobre la hipotenusa es igual al producto de las proyecciones de los catetos ($h_c^2 = p \cdot q$)."
"Multiplicar la hipotenusa por una proyección creyendo que da la altura."
"Sumar las proyecciones en vez de multiplicarlas."
"Confundir la altura sobre la hipotenusa con una de las proyecciones."
"Despejar incorrectamente $q = h_c^2 / p$."
"La altura sobre la hipotenusa es la media geométrica entre $p$ y $q$."

Al terminar debes poder

Resumen de Euclides para la Altura

🎯 QUÉ Objetivo

Calcular la altura relativa a la hipotenusa utilizando las proyecciones de los catetos.

⚙️ CÓMO Procedimiento

Aplicando el teorema de Euclides $h_c = \sqrt{p \cdot q}$ y despejando proyecciones incógnitas.

Fuente: Texto escolar MINEDUC — Geometría 2° Medio / Teorema de Euclides.

Practica

Preguntas conceptuales

Verificar las ideas clave antes de calcular.

  1. La altura sobre la hipotenusa es media geométrica de:

  2. La fórmula es h²=m·n, con m y n las dos proyecciones.

  3. Si m=2 y n=8, ¿cuánto mide la altura?

Reconocimiento

Identificar elementos, datos o procedimientos.

  1. Esta relación usa la hipotenusa completa en su fórmula.

Ejercicios básicos

Aplicar el procedimiento principal en casos simples.

  1. La altura mide 6 y una proyección es 4. ¿Cuánto mide la otra proyección?

  2. Si m=6 y n=24, ¿cuánto mide la altura?

  3. Si m=5 y n=20, la altura mide 10.

Preguntas tipo PAES

Resolver preguntas con formato y distractores similares a PAES.

  1. ¿Cuál es el error frecuente al aplicar esta relación?

  2. Si las dos proyecciones son iguales, el triángulo rectángulo es isósceles.

  3. Un triángulo rectángulo tiene altura sobre la hipotenusa de 12, y una proyección es el triple de la otra. ¿Cuáles son las proyecciones?

Evaluación de dominio

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

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