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Cuadrilátero en un cubo

Enviado por jmd el 28 de Agosto de 2009 - 08:45.
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En un cubo de arista 6 los puntos medios B,D de dos aristas opuestas, y dos vértices opuestos A,C pero no en las aristas de los puntos medios B,D,  forman un cuadrilátero ABCD. Encontrar el área de ese cuadrilátero.

Solución
Por: 
jmd
Fecha: 
28 Ago 2009
Solución: 

Las longitudes de los lados son $ \sqrt(36+9)=\sqrt(45)=3\sqrt(5) $. Por lo tanto es un rombo. La diagonal del rombo que une los vértices opuestos del cubo es la hipotenusa de un triángulo rectángulo con catetos una arista del cubo y una diagonal de una cara del cubo. La arista mide 6, mientras que la diagonal de la cara del cubo mide $ \sqrt(72)=6\sqrt(2). $ Por tanto, por Pitágoras, esa diagonal del rombo mide $ \sqrt(36+72)=6\sqrt(3). $  Por otro lado, la diagonal del rombo que une los puntos medios de aristas opuestas mide lo mismo que la diagonal de una cara. Es decir, mide $ 6\sqrt(2). $

Ahora bien, las diagonales de un rombo son perpendiculares y lo dividen en 4 triángulos rectángulos congruentes. De aquí que el área del rombo se calcule como el producto de la mitad de las diagonales (base y la altura) entre 2 (por la fórmula del área del triángulo) y el resultado se multiplica por 4 (porque son 4 triángulos): $ (d_1\cdot d_2)(1/4)(1/2)(4) $. (Notemos que de ahí surge la conocida fórmula $ (d_1\cdot d_2)/2. $

En resumen, el área del cuadrilátero es $ 18\sqrt(6). $

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  • Geometría
  • Básico

Comentarios

Imagen de jmd

#1 El problema solamente

Enviado por jmd el 28 de Agosto de 2009 - 08:49.

El problema solamente requiere conocimientos básicos de geometría (Pitágoras, definición de rombo, definición de cubo), pero también exige razonarlo en tres dimensiones para inferir ángulos rectos y segmentos paralelos. De aquí que el problema sea elemental pero de dificultad intermedia. Y quizá un tanto difícil, pues lleva consigo la trampa cognitiva de la inferencia errónea de que el cuadrilátero es un cuadrado. Muchos van a caer en esta trampa.

De acuerdo a esas observaciones, el problema mediría en el preseleccionado los conocimientos más básicos de geometría y su uso en situaciones de relativa complejidad. Pero también mediría el grado de monitoreo que el alumno tiene para sus inferencias de sentido común, y la actitud de estar alerta en la lectura de los enunciados.

Criterios de evaluación

--obtiene la longitud de los lados del cuadrilátero............1 punto
--concluye que es un rombo........................................1 punto
--calcula las diagonales del rombo..................................2 puntos
--calcula el área de alguna manera usando las diagonales...3 puntos

Los saluda

José Muñoz Delgado

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Imagen de Luis Brandon

#2 hay un error en el problema,

Enviado por Luis Brandon el 29 de Agosto de 2009 - 13:11.

hay un error en el problema, si los vertices opuestos son seleccionados en los mismos aristas en los que estan los puntos medios ya seleccionados, la figura es un paralelogramo y no un rombo, y tienen area distinda,

La Geometria es el arte de pensar bien y dibujar mal...hahaha resolviendo con figuras falsas ahha brandoowin@hotmail.com
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Imagen de jmd

#3 Es cierto, me falta la figura

Enviado por jmd el 29 de Agosto de 2009 - 18:16.

Es cierto, me falta la figura que les puse en el pizarrón el día del examen. Gracias por acordarme. Corregiré el enunciado de inmediato.

saludos

José Muñoz Delgado

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