Circunferencias, rectas y ángulos

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El modelo de la circunferencia (y del círculo) es fundamental para el estudio de la geometría y de otra rama llamada trigonometría. En rigor, la palabra geometría, que tiene origen griego, significa medida de la tierra (geo: tierra, metría: medida)
Vamos a unir dos entes geométricos, a saber la circunferencia y la recta. Dibujaremos al azar una circunferencia y una recta en el plano. Se pueden dar los siguientes casos:
Observemos que en el primer caso, la recta no toca ningún punto de la circunferencia, y entonces se llama recta exterior a la circunferencia. En el segundo caso, la recta tiene dos puntos comunes con la circunferencia, entonces se llama recta secante a la circunferencia. Y en el tercer caso, la recta tiene un solo punto común con la circunferencia, y entonces se llama recta tangente a la circunferencia.
Con esto podemos formalizar, con una fuerte dosis de intuición, lo que se entenderá por dos rectas perpendiculares.
Supongamos que tenemos dos rectas que se cruzan. Ahora bien, sobre el punto de intersección de ambas elegimos este punto como centro de una circunferencia de cualquier radio. Estas rectas  forman cuatro sectores de círculos (cuatro trozos de queso, formados por las rectas y el arco de circunferencia para cada caso). Ahora si estos sectores son iguales en tamaño o forma se dicen que las rectas no son perpendiculares. Y si los cuatro sectores fuesen iguales las rectas se dicen que son perpendiculares.
En el próximo dibujo, trazamos dos rectas perpendiculares.

Figura 1

Figura 2

En efecto, aquí presentamos dos rectas perpendiculares, puesto que al construir cualquier circunferencia teniendo como centro el punto de intersección, estas rectas forman cuatro sectores circulares iguales en tamaño o forma.
Observemos nuevamente la figura 2. De los cuatro sectores circulares hay pares de sectores que son iguales. En efecto, los sectores opuestos generados por las dos rectas y los arcos de circunferencias son iguales en tamaño y forma. Este es un resultado crucial y sencillo que tiene infinidades de aplicación en la geometría. De otra forma, podemos decir que dos rectas que se cruzan en un punto, forman sectores circulares para cualquier circunferencia que se construya tomando como centro el punto de intersección, de tal forma que los sectores circulares opuestos siempre son iguales.

Figura 3

Surge la siguiente interrogante. Supongamos que tenemos dos rectas que se cruzan por un punto, y sobre ese punto elegido como centro construimos dos circunferencias de distinto radio (se llaman circunferencias concéntricas), ¿qué tienen en común los sectores circulares que se generan?

Figura 4

Figura 5

Figura 6

En la Figura 4 hemos construido dos circunferencias concéntricas. En la Figura 5 hemos elegido dos sectores generados por ambas circunferencias y los dos radios. Y en la figura 6 hemos separado ambos sectores circulares. Podemos verificar que si bien tienen la misma forma no tienen el mismo tamaño. En primer lugar, las líneas azules (que son los radios) son diferentes, en segundo lugar los arcos (de color rojo) también son diferentes. Lo único que tienen en común es la "abertura" formada por los dos radios. Y la razón es simple, si volvemos a superponer ambos segmentos circulares de la Figura 6, volveremos a formar la Figura 5, esto es las líneas azules coincidirán que son las que acotan la "abertura". Esta abertura los profesores de matemática le llaman ángulo.
Cualquiera de los ángulos formados en la Figura 3, que la forman dos rectas perpendiculares, se llama ángulo recto.
Observemos entonces que la construcción de un ángulo es independiente del radio de la circunferencia, y solo dependerá de las direcciones que tomen ambas rectas (recuerde, siempre un ángulo será formado por dos rectas). En rigor, dos rectas forman cuatro ángulos siempre, de tal forma que los ángulos opuestos siempre serán iguales. Vea la siguiente Figura Fundamental:

Figura Fundamental

 

Por una sana costumbre, los profesores de matemática acostumbran a denotar los ángulos con letras griegas. En este caso, a los ángulos iguales se les denota por la misma letra griega (a se lee alfa, y b se lee beta). Podemos notar que la suma de los ángulos a y b forman el doble de un ángulo recto, que llamaremos ángulo extendido.

 

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