Un blog con cuestiones, ejercicios, problemas, aplicaciones y comentarios relacionados con los contenidos de Matemáticas del tercer curso de ESO
lunes, 28 de abril de 2014
Un cierto depósito de gas, de forma esférica, tiene $5\,\text{m}$ de radio. ¿ Cuál es su capacidad ( en litros ) ?.
Un cierto depósito de gas, de forma esférica, tiene $5\,\text{m}$ de radio. ¿Cuál es su capacidad ( en litros )?
Resolución:
El volumen de una esfera es $V=\dfrac{4}{3}\pi r^3$, luego el volumen de dicho depósito es $\dfrac{4}{3}\pi 5^3 \approx 523,599 \,\text{m}^3=523599 \, \text{dm}^3$, y, por tanto, su capacidad es de $523599 \, \text{L}$
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Hállese el volumen y el área lateral de un cilindro recto de $3\,\text{dm}$ de generatriz y $2\,\text{dm}$ de radio de la base.
Hállese el volumen y el área lateral de un cilindro recto de $3\,\text{dm}$ de generatriz y $2\,\text{dm}$ de radio de la base.
Resolución:
En un cilindro recta, la generatriz es igual a la altura, por tanto $V=\pi\,r^2\,h=\pi\,2^2\cdot 3\,\text{dm}^3=12\,\pi\,\text{dm}^3 \approx 38\,\text{dm}^3$, y el área lateral, $A_{lat}=2\,\pi\,r\,h=12\,\pi\,\text{dm}^2\approx 38\,\text{dm}^2$
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El área de una de las caras de un cubo mide $4\,\text{dm}^2$. Se pide:     a) el volumen del cubo     b) el área del desarrollo plano     c) la longitud de la diagonal de una de sus caras     d) la longitud de la diagonal del cubo
El área de una de las caras de un cubo mide $4\,\text{dm}^2$. Se pide:
    a) el volumen del cubo
    b) el área del desarrollo plano
    c) la longitud de la diagonal de una de sus caras
    d) la longitud de la diagonal del cubo
Resolución:
(a) Volumen del cubo:
Denotando por $a$ la arista del cubo, $V=a^3$. Para calcular $a$, tenemos en cuenta la información del enunciado ( conocemos el valor del área de una cara), por tanto $4=a^2$, luego $a=2\,\text{dm}$, con lo cual $V=2^3 = 8 \, \text{dm}^3$
(b) Área del desarrollo plano del cubo:
El área de una de las caras es $4\,\text{dm}^2$ ( enunciado ), y, por tanto, el área de las seis caras iguales de las que consta el cubo es $6 \cdot 4 = 24 \, \text{dm}^2$
(c) Longitud de la diagonal de las caras del cubo:
Denotando por $x$ la diagonal de una cara y aplicando el Teorema de Pitágoras en el triángulo rectángulo que se forma al trazar la diagonal en una de las caras, podemos escribir: $x^2=2^2+2^2$   (1), es decir, $x^2=2\cdot 2^2$, luego $x=\sqrt{2\cdot 2^2}=\sqrt{2}\cdot \sqrt{2^2}=2\,\sqrt{2}\, \text{dm} \approx 2,8\, \text{dm}$
(d) Longitud de la diagonal del cubo:
Denotamos por $d$ la diagonal del cubo, entonces aplicando, otra vez, el Teorema de Pitágoras, ahora, al triángulo rectángulo que se eleva sobre la base y cuyos catetos son $x$ (apartado anterior) y la arista $a=2$, tenemos $d^2=x^2+2^2$   (2); sustituyendo (1) en (2) llegamos a $d^2=2^2+2^2+2^2=12$, y, de aquí, $d=\sqrt{12}=\sqrt{4 \cdot 3}=\sqrt{4}\cdot \sqrt{3}=2\,\sqrt{3} \approx 3,5 \,\text{dm}$
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Considerar el triángulo rectángulo ...
Considerar el triángulo rectángulo representado en la figura esquemática:
Sabiendo que las proyecciones de los catetos sobre la hipotenusa son $PB=2 \,\text{cm}$ y $PA=10\,\text{cm}$, calcúlese el área y el perímetro del triángulo.
Resolución:
(a) Área del triángulo:
Podemos calcular el área del triángulo $\triangle \{A,B,C\}$ multiplicando $c$ ( que es igual a $\text{PA}+\text{PB}=12\,\text{cm}$ ) por la altura correspondiente a dicho lado, que es $h$ y dividiendo por $2$; sin embargo, no conocemos el valor de $h$. Debemos, pues, calcularla; por el Teorema de la altura tenemos $\text{PA}\cdot \text{PB}=h^2$, esto es, $10\cdot 2 = h^2$, luego $h=\sqrt{20}=\sqrt{4\cdot 5}=\sqrt{4}\cdot \sqrt{5}= 2\,\sqrt{5}\,\text{cm}$. Así, pues, $\text{Área}=\dfrac{12 \cdot 2\,\sqrt{5} }{2}=12\,\sqrt{5} \approx 27 \, \text{cm}^2$
(b) Perímetro del triángulo:
El perímetro del triángulo $\triangle \{A,B,C\}$ es la suma de sus tres lados, esto es, $\text{Perímetro}=a+b+c$   (1). Conocemos cuánto vale $c$ ( que es $12\,\text{cm}$ ) pero no conocemos, directamente, ni $a$ ni $b$; sin embargo, podemos calcular éstos mediante el Teorema del Cateto: $a^2=\text{PB}\cdot c = 2 \cdot 12 = 24$, luego $a= \sqrt{24}=\sqrt{4\cdot 6}=\sqrt{4}\cdot \sqrt{6}=2\,\sqrt{6} \,\text{cm}$, y, de forma análoga, $b^2=\text{PA}\cdot c = 10 \cdot 12 = 120$, luego $b= \sqrt{120}=\sqrt{4\cdot 30}=\sqrt{4}\cdot \sqrt{30}=2\,\sqrt{30} \,\text{cm}$. Así, pues, de (1) tenemos: $\text{Perímetro}=2\,\sqrt{6}+2\,\sqrt{30}+12 \, \text{cm} \approx 28 \, \text{cm}$
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Los vértices de un triángulo $\triangle{\{A,B,C\}}$ son los puntos del plano $A(0,1)$, $B(0,2)$ y $C(-1,2)$. Construir la traslación de dicho triángulo según el vector de traslación $\vec{t}=(3,3)$ y decir cuáles son las coordenadas de los vértices del triángulo resultante $\triangle{\{A',B',C'\}}$.
Los vértices de un triángulo $\triangle{\{A,B,C\}}$ son los puntos del plano $A(0,1)$, $B(0,2)$ y $C(-1,2)$. Construir la traslación de dicho triángulo según el vector de traslación $\vec{t}=(3,3)$ y decir cuáles son las coordenadas de los vértices del triángulo resultante $\triangle{\{A',B',C'\}}$.
Resolución:
(a) Cálculo algebraico de las coordenadas de los vértices del triángulo $\triangle{\{A',B',C'\}}$ resultante de la traslación:
$x_{A'}=x_{A}+t_{x}=0+3=3$
$y_{A'}=y_{A}+t_{y}=1+3=4$
por tanto las coordenadas de $A'$ son $(3,4)$
$x_{B'}=x_{B}+t_{x}=0+3=3$
$y_{B'}=y_{B}+t_{y}=2+3=5$
por tanto las coordenadas de $B'$ son $(3,5)$
$x_{C'}=x_{C}+t_{x}=-1+3=2$
$y_{C'}=y_{C}+t_{y}=2+3=5$
por tanto las coordenadas de $C'$ son $(2,5)$
(b) Representación gráfica ( construcción con regla y compás ) de la traslación:
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Calcular el volumen y el área lateral de un cono de $41\,\text{dm}$ de generatriz y $9\,\text{dm}$ de radio de la base.
Calcular el volumen y el área lateral de un cono recto, de $41\,\text{dm}$ de generatriz y $9\,\text{dm}$ de radio de la base.
Resolución:
(a) Volumen del cono
Calculamos el volumen con la fórmula $V=\dfrac{1}{3}\,\pi\,r^2\,h$   (1) ( donde $r$ es el radio de la base y $h$ la altura del cono ), sin embargo no se dos da directamente el valor de la altura sino el de la generatriz; calculamos el valor de la altura mediante el Teorema de Pitágoras, pues se forma un triángulo rectángulo de catetos $r$ y $h$ e hipotenusa $g$ ( generatriz ) al cortar el cono por un plano diametral perpendicular a la base y que pasa por el vértice, por lo que $h=\sqrt{g^2-r^2}$, esto es, $h=\sqrt{41^2-9^2}=\sqrt{1600}=40\,\text{dm}$. Finalmente, sustituyendo en la fórmula (1) obtenemos el volumen pedido: $V=\dfrac{1}{3}\,\pi\cdot 9^2\cdot40=1080\,\pi\,\text{dm}^3 \approx 3393\, \text{dm}^3$
(b) Área lateral del cono
Tal como ha sido justificado en otros ejercicios, el área lateral del desarrollo plano de un cono es $A_{lat}=\pi\,r\,g$, y sustituyendo los datos obtenemos $A_{lat}=\pi\cdot 9 \cdot 41 = 369\,\pi\,\text{dm}^3 \approx 1159 \, \text{dm}^3$
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A partir de las medidas de un triángulo rectángulo ( ver la figura esquemática), que son $a=13\,\text{cm}$ y $c=12\,\text{cm}$, calcular el área y el perímetro del mismo.
A partir de las medidas de un triángulo rectángulo ( ver la figura esquemática), que son $a=13\,\text{cm}$ y $c=12\,\text{cm}$, calcular el área y el perímetro del mismo.
Resolución:
Podemos calcular el área del triángulo de la forma $A=\dfrac{12\,b}{2}=6\,b$   (1), donde el valor de $b$ no se nos da directamente; sin embargo, por el Teorema de Pitágoras sabemos que $b^2+12^2=13^2$, luego $b^2=13^2-12^2$, es decir, $b^2=169-144=25 \Rightarrow b=\sqrt{25}=5\,\text{cm}$, con lo cual, de (1), $A=6\cdot 5=30\,\text{cm}^2$
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martes, 8 de abril de 2014
Se han medido ( recogido ) los siguientes valores en el estudio de una determinada característica ( variable estadística ) en los individuos de una población: $\{ 3,4,1,3,4,2,3,5,1,3,2,4,1,4,5,2,6,3,4,3,4,2,5,6,5,2,7,3,2,4,3,4,2,5,3\}$
Enunciado:
Dados los siguientes valores de una cierta variable estadistica $X$: $$\{3,5,3,3,1,2,4,2,2,3,3,6,3,1,4,4,1,2,2,2,3\}$$
Se pide:
a) Realizar el recuento de los valores de la variables estadística y organizar los valores en una tabla de frecuencias
b) Representar el diagrama de frecuencias del recuento ( podéis dibujar el polígono de frecuencias o bien el diagrama de barras )
c) Representar el diagrama de frecuencias acumuladas
d) Hallar la moda
e) Hallar la mediana
f) Hallar la media aritmética $\bar{x}$
g) Hallar el rango
h) Calcular la varianza, la desviación típica o estándar, y el coeficiente de variación de Pearson
Resolución:
( apartados: (a)-(g) )
(h)
La varianza ( mide la dispersión ) se define como el promedio de las desviaciones al cuadrado, es decir
$\displaystyle s^2=\dfrac{1}{n}\,\sum_{i=1}^{5}\,(x_i-\bar{x})^2\,f_i$, donde $n=21$ es el número de valores de la variable estadística
es decir
$s^2=\dfrac{1}{21}\big((1-2'8)^2\cdot 3+(2-2'8)^2\cdot 6+(3-2'8)^2\cdot 7+$
      $+(4-2'8)^2\cdot 3+(5-2'8)^2\cdot 1+(6-2'8)^2\cdot 1\big)\approx 1'6$
La desviación estandár ( mide la dispersión ) se define como la raíz cuadrada de la varianza y sus dimensiones son las de la característica en estudio:
$s=\sqrt{s^2} \approx \sqrt{1'6} = 1'3$
El coeficiente de variación de Pearson ( mide la dispersión relativa a la media):
$\text{CVP}=\dfrac{s}{\bar{x}}\approx \dfrac{1'3}{2'8} = 0'46 = 46\,\%$
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Considérese una urna con $6$ bolas rojas y $5$ bolas negras de la cual se extraen, al azar, dos bolas juntas, lo cual es equivalente a extraer primero una bola, anotar el resultado ( el color de la misma ) y dejarla fuera de la urna para, a continuación, extraer la segunda bola, anotando a su vez el resultado.
Considérese una urna con $6$ bolas rojas y $5$ bolas negras de la cual se extraen, al azar, dos bolas juntas, lo cual es equivalente a extraer primero una bola, anotar el resultado ( el color de la misma ) y dejarla fuera de la urna para, a continuación, extraer la segunda bola, anotando a su vez el resultado.
a) Calcúlese la probabilidad de que las dos bolas resulten ser del mismo color.
[ Recomendación: dibujar el diagrama de árbol]
b) Sean las siguientes condiciones: Obtenemos dos puntos positivos en caso de que las dos bolas sean del mismo color y perdemos tres puntos en caso de que las dos bolas sean de distinto color, ¿ cuál es el valor esperado de la ganancia de puntos ?.
Resolución:
(a)
Procedemos a dibujar el diagrama de árbol, y, haciendo uso de la regla de Laplace, anotamos la probabilidad correspondiente a cada suceso elemental encima de la arista a dicho suceso ( cuidado: al extraer la primera bola, queda una bola menos en la urna, y, en particular, una bola menos del color que aparece ):
Así, pues, por los principios de multiplicación y de suma ( ver el cálculo que acompaña al diagrama de árbol ), la probabilidad de que las dos bolas extraídas sean del mismo color es igual a $\dfrac{5}{11}$.
Nota: La probabilidad de obtener bolas de distinto color es, por la propiedad del contrario, igual a $1-$probabilidad de obtener bolas del mismo color, esto es, $1-\dfrac{5}{11}=\dfrac{6}{11}$.
(b)
El valor esperado de la ganancia de puntos se calcula sumando el producto de cada ganancia de cada evento resultante ( obtener bolas del mismo color y obtener bolas de colores distintos ) multiplicada por probabilidad correspondiente, por tanto $E=(+2)\cdot \dfrac{5}{11}+(-3)\cdot {6}{11})=-\dfrac{8}{11}$, valor éste que, al ser negativo, nos lleva a rechazar una proposición de juego como la descrita.
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viernes, 4 de abril de 2014
Considérense dos poliedros semejantes. La razón de semejanza ( el factor d'escala ) es $2$. El volumem del poliedro menor es igual a $4\,\text{m}^3$. ¿ Cuál es el volumne del mayor ?
Enunciado:
Considérense dos poliedros semejantes, esto es, uno es una fiel reproducción del otro, pero de tamaño distinto. Si el factor de escala ( lineal ) es $2$ y el volumen del poliedro menor (1) es igual a $4\,\text{m}^3$, ¿ cuál es el volumen del poliedro mayor (2) ?
Resolución:
Si el factor de escala ( lineal ), es $r$, entonces la razón aritmética entre los volúmenes es $r^3$
esto es
    $\dfrac{\mathcal{V}_{2}}{\mathcal{V}_{1}}=r^3$
luego
    $\mathcal{V}_{2}=2^3\cdot 4 =32 \, \text{m}^3 $
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