Relación de lados en el triángulo notable 45°-45°-90°

M2 — PAES electiva Avanzada

Resumen inicial

El triángulo notable $45^\circ-45^\circ-90^\circ$ es un triángulo rectángulo isósceles cuyos catetos son iguales ($L, L$) y cuya hipotenusa es siempre igual al cateto multiplicado por la raíz de 2 ($L\sqrt{2}$), con razón métrica $1 : 1 : \sqrt{2}$.

Explicación en palabras simples

Triángulo 45-45-90

Si cortas un cuadrado perfecto por su diagonal, obtienes dos triángulos notables de $45^\circ-45^\circ-90^\circ$. Como vienen de un cuadrado, sus dos catetos miden lo mismo ($L$). Y su hipotenusa tiene una regla muy directa:

  • Catetos iguales: Ambos catetos miden siempre la misma longitud ($L$).
  • Hipotenusa: Siempre mide el cateto multiplicado por la raíz de 2 ($L\sqrt{2}$).
  • Ejemplo: Si los catetos miden $5\text{ cm}$, la hipotenusa mide directamente $5\sqrt{2}\text{ cm}$.

Explicación formal

Definición formal

El triángulo rectángulo isósceles es el triángulo notable de ángulos interiores $\{45^\circ, 45^\circ, 90^\circ\}$, resultante de trazar la diagonal de un cuadrado de lado $k$. Sus lados guardan la proporción métrica fija:

$$\text{Lados} = \{k, \; k, \; k\sqrt{2}\} \quad (k > 0)$$

$$\text{Cateto}_1 = k, \quad \text{Cateto}_2 = k, \quad \text{Hipotenusa} = k\sqrt{2}$$

Desglose simbólico y geométrico

  • Proporción $1 : 1 : \sqrt{2}$.
  • Ángulos agudos congruentes: $\alpha = \beta = 45^\circ = \frac{\pi}{4} \text{ rad}$.
  • Despeje de cateto desde hipotenusa $c$: $k = \frac{c}{\sqrt{2}} = \frac{c\sqrt{2}}{2}$.
  • Razones trigonométricas canónicas: $\sin 45^\circ = \cos 45^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2}$ y $\tan 45^\circ = 1$.

Síntesis didáctica

El triángulo $45^\circ-45^\circ-90^\circ$ permite calcular diagonales de cuadrados y proyecciones ortogonales simétricas de forma instantánea sin usar calculadora.

Comprueba tu avance ¿Cuál es la razón de lados en el triángulo notable 45°-45°-90°?

Definiciones clave

  • Triángulo 45°-45°-90°: Triángulo rectángulo isósceles con ángulos agudos de $45^\circ$.
  • Razón notable: Proporción constante de lados $1 : 1 : \sqrt{2}$.
  • Diagonal del cuadrado: Segmento de longitud $d = L\sqrt{2}$.

Propiedades y relaciones importantes

  • Cálculo directo de hipotenusa: $c = L\sqrt{2}$.
  • Despeje racionalizado de cateto: $L = \frac{c}{\sqrt{2}} = \frac{c\sqrt{2}}{2}$.
  • Área directa: $A = \frac{L^2}{2} = \frac{c^2}{4}$.

Ejemplo guiado

Ejemplo de Triángulo 45-45-90

Un triángulo rectángulo tiene un ángulo agudo de $45^\circ$ y su hipotenusa mide $14\text{ cm}$. Calcula la longitud exacta de cada uno de sus catetos y determina el área del triángulo.

  • Paso 1: Identificar el triángulo: al tener un ángulo de $45^\circ$ y uno de $90^\circ$, el otro agudo es $90^\circ - 45^\circ = 45^\circ$ (triángulo $45^\circ-45^\circ-90^\circ$).
  • Paso 2: Aplicar la relación de la hipotenusa: $c = L\sqrt{2} = 14\text{ cm}$.
  • Paso 3: Despejar el cateto $L$: $L = \frac{14}{\sqrt{2}} = \frac{14\sqrt{2}}{2} = 7\sqrt{2}\text{ cm}$.
  • Paso 4: Calcular el área mediante el semiproducto de catetos: $A = \frac{L \cdot L}{2} = \frac{(7\sqrt{2})^2}{2} = \frac{49 \times 2}{2} = 49\text{ cm}^2$.
  • Paso 5: Concluir que cada cateto mide $7\sqrt{2}\text{ cm}$ y el área es $49\text{ cm}^2$.
Comprueba tu avance Si los catetos de un triángulo rectángulo de 45°-45°-90° miden 8 cm cada uno, ¿cuánto mide su hipotenusa?

Procedimiento

  • Paso 1: Reconocer la presencia de los ángulos $45^\circ-45^\circ-90^\circ$ o de catetos iguales en un triángulo rectángulo.
  • Paso 2: Si se conoce el cateto $L$, calcular la hipotenusa multiplicando por $\sqrt{2}$: $c = L\sqrt{2}$.
  • Paso 3: Si se conoce la hipotenusa $c$, calcular el cateto dividiendo por $\sqrt{2}$: $L = \frac{c\sqrt{2}}{2}$.

Errores frecuentes y cómo corregirlos

No confundas los triángulos notables: en el 45-45-90 la hipotenusa lleva raíz de 2 ($L\sqrt{2}$), no raíz de 3 ni el doble.

Ejemplos

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

1 Si el cateto de un triángulo rectángulo isósceles mide $11\text{ cm}$, ¿cuánto mide su hipotenusa?
2 Si la hipotenusa de un triángulo $45^\circ-45^\circ-90^\circ$ mide $16\text{ cm}$, ¿cuánto mide cada cateto?
3 ¿Un triángulo rectángulo con dos ángulos de 45° tiene sus dos catetos de igual medida?
4 ¿La hipotenusa de un triángulo 45°-45°-90° mide el doble del cateto?

Ejemplos Verdadero/Falso

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

"Olvidar que los dos catetos son forzosamente de igual longitud."
"La hipotenusa de un triángulo rectángulo isósceles de cateto $L$ es siempre $L\sqrt{2}$."
"En el triángulo notable $45^\circ-45^\circ-90^\circ$ la proporción de lados es $1 : 1 : \sqrt{2}$."
"Confundir el triángulo de 45-45-90 con el de 30-60-90."
"No racionalizar el resultado fraccionario dejando raíces en el denominador."
"Confundir $\sqrt{2}$ con $\sqrt{3}$ o con 2."
"Multiplicar por $\sqrt{2}$ cuando se debe dividir (al pasar de hipotenusa a cateto)."

Al terminar debes poder

Resumen de Triángulo 45-45-90

🎯 QUÉ Objetivo

Aplicar las razones métricas del triángulo notable $45^\circ-45^\circ-90^\circ$.

⚙️ CÓMO Procedimiento

Calculando lados e hipotenusa mediante las relaciones $c = L\sqrt{2}$ y $L = \frac{c\sqrt{2}}{2}$.

Fuente: Texto escolar MINEDUC — Geometría 7° Básico / Geometría Euclidiana.

Practica

Preguntas conceptuales

Verificar las ideas clave antes de calcular.

  1. En un triángulo 45-45-90, los dos catetos son iguales.

  2. Si un cateto mide $l$, ¿cuánto mide la hipotenusa en un triángulo 45-45-90?

  3. En un triángulo 45-45-90, la proporción entre catetos e hipotenusa es:

Reconocimiento

Identificar elementos, datos o procedimientos.

  1. Un triángulo 45-45-90 es también un triángulo isósceles.

Ejercicios básicos

Aplicar el procedimiento principal en casos simples.

  1. Un triángulo 45-45-90 tiene catetos de 3 cm. ¿Cuánto mide su hipotenusa?

  2. Un triángulo 45-45-90 con hipotenusa $5\sqrt{2}$ tiene catetos de 5.

  3. Un triángulo 45-45-90 tiene catetos de 7 cm. ¿Cuál es su hipotenusa (aproximada)?

Preguntas tipo PAES

Resolver preguntas con formato y distractores similares a PAES.

  1. ¿Cuál es el error frecuente al calcular la hipotenusa de este triángulo?

  2. Un cuadrado dividido por su diagonal genera dos triángulos 45-45-90.

  3. Un triángulo 45-45-90 tiene hipotenusa 10 cm. ¿Cuánto mide (aproximadamente) cada cateto?

Evaluación de dominio

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

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