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Lección

Semejanza de Triángulos

Semejanza de Triángulos

¿Alguna vez has hecho zoom en una foto en tu celular? La imagen se hace más grande, pero las personas y objetos no se deforman; mantienen su forma exacta. En geometría, esto se llama semejanza. Dos figuras son semejantes cuando son una "copia a escala" la una de la otra.


🎯 ¿Qué vas a aprender?

  • Comprender qué significa que dos triángulos sean semejantes.
  • Calcular la razón de semejanza (kk) entre dos figuras.
  • Aplicar los criterios de semejanza (AA, LLL, LAL).
  • Resolver problemas hallando lados desconocidos usando proporciones.
  • Relacionar las áreas de triángulos semejantes.

📐 Concepto de Semejanza

Dos triángulos son semejantes si tienen la misma forma, aunque tengan distinto tamaño.

Para que esto ocurra, deben cumplirse dos condiciones simultáneamente:

  1. Sus ángulos correspondientes son iguales.
  2. Sus lados correspondientes son proporcionales.

El símbolo de la semejanza es \sim.

ABCDEF\triangle ABC \sim \triangle DEF

Razón de Semejanza (kk)

Es el número por el que multiplicamos los lados del triángulo pequeño para obtener los del grande.

DEAB=EFBC=DFAC=k\frac{DE}{AB} = \frac{EF}{BC} = \frac{DF}{AC} = k

similarity-concept

Proporciones en Perímetros y Áreas

Cuando dos triángulos son semejantes con una razón kk, todas sus medidas lineales cambian en la misma proporción, pero las de superficie (áreas) cambian al cuadrado.

1. Perímetros y Medidas Lineales (kk)

Cualquier medida de "longitud" (lados, perímetros, alturas, medianas) sigue la misma razón kk.

Perıˊmetro2Perıˊmetro1=k\frac{\text{Perímetro}_2}{\text{Perímetro}_1} = k Altura2Altura1=k\frac{\text{Altura}_2}{\text{Altura}_1} = k

2. Áreas (k2k^2)

La razón de las áreas es el cuadrado de la razón de semejanza. Esto ocurre porque el área se calcula multiplicando dos dimensiones (base y altura), y ambas han sido multiplicadas por kk.

Aˊrea=(bk)(hk)2=bh2k2\text{Área} = \frac{(b \cdot k) \cdot (h \cdot k)}{2} = \frac{b \cdot h}{2} \cdot \mathbf{k^2} Aˊrea2Aˊrea1=k2\boxed{\frac{\text{Área}_2}{\text{Área}_1} = k^2}

area-ratio

💡 Importante: Si la razón de semejanza es k=3k=3, el triángulo grande tendrá un perímetro 3 veces mayor, pero un área 9 veces mayor (32=93^2 = 9).


🔍 Criterios de Semejanza

Al igual que en la congruencia, existen "atajos" para saber si dos triángulos son semejantes sin medir todo.

1. Criterio AA (Ángulo-Ángulo)

Es el más usado. Si dos triángulos tienen dos ángulos iguales, entonces son semejantes. (El tercer ángulo obligatoriamente será igual porque suman 180°).

Si A=D y B=E    ABCDEF\text{Si } \angle A = \angle D \text{ y } \angle B = \angle E \implies \triangle ABC \sim \triangle DEF

criterion-aa

2. Criterio LLL (Lados Proporcionales)

Si los tres lados de un triángulo son proporcionales a los tres lados del otro, son semejantes.

aa=bb=cc=k    Semejantes\frac{a'}{a} = \frac{b'}{b} = \frac{c'}{c} = k \implies \text{Semejantes}

criterion-lll-sim

3. Criterio LAL (Lado-Ángulo-Lado)

Si tienen dos lados proporcionales y el ángulo comprendido entre ellos es igual, son semejantes.

aa=cc y B=B    Semejantes\frac{a'}{a} = \frac{c'}{c} \text{ y } \angle B = \angle B' \implies \text{Semejantes}

criterion-lal-sim


⚙️ Ejemplos Resueltos

Ejemplo 1: Cálculo de la razón de semejanza

Un triángulo tiene lados 3, 4 y 5. Otro triángulo tiene lados 9, 12 y 15. ¿Son semejantes? ¿Cuál es la razón?

Datos:
Lados T1T_1: 3, 4, 5.
Lados T2T_2: 9, 12, 15.

example-ratio-345-91215

Razonamiento:
Calculamos el cociente entre lados correspondientes (mayor con mayor, menor con menor).

93=3\frac{9}{3} = 3 124=3\frac{12}{4} = 3 155=3\frac{15}{5} = 3

Como todas las razones dan lo mismo (33), son semejantes por criterio LLL.

Resultado:

Sıˊ, son semejantes con k=3\boxed{\text{Sí, son semejantes con } k = 3}

Ejemplo 2: Hallar un lado desconocido

Los triángulos ABC\triangle ABC y DEF\triangle DEF son semejantes.
En ABC\triangle ABC, el lado AB=8AB = 8 cm.
En DEF\triangle DEF, el lado correspondiente DE=4DE = 4 cm y el lado EF=6EF = 6 cm.
¿Cuánto mide el lado BCBC?

example-find-side

Razonamiento:
Primero hallamos la razón de semejanza del segundo al primero (o viceversa).
Usamos los lados correspondientes conocidos ABAB y DEDE.

k=ABDE=84=2k = \frac{AB}{DE} = \frac{8}{4} = 2

Esto significa que el triángulo ABCABC es el doble de grande que DEFDEF.
Para hallar BCBC, multiplicamos su correspondiente EFEF por la razón.

BC=EFkBC = EF \cdot k BC=62BC = 6 \cdot 2

Resultado:

12 cm\boxed{12 \text{ cm}}

📝 Ejercicios de Práctica

Ejercicio 1

Determina si dos triángulos son semejantes si el primero tiene ángulos de 40° y 70°, y el segundo tiene ángulos de 70° y 80°.

Ver solución

Razonamiento:
Calculamos el tercer ángulo del primer triángulo:
1804070=70180^\circ - 40^\circ - 70^\circ = 70^\circ.
Ángulos del primero: 40°, 70°, 70°.
Ángulos del segundo: 70°, 80°, y el tercero es 180150=30180^\circ-150^\circ=30^\circ.

Los ángulos no coinciden.

Resultado:

No son semejantes\boxed{\text{No son semejantes}}

Ejercicio 2

Si un mapa está a escala 1:1000, ¿qué significa esto en términos de semejanza?

Ver solución

Razonamiento:
El mapa y el terreno real son figuras semejantes.
La razón de semejanza es k=1000k = 1000 (si vamos del mapa a la realidad).
1 cm en el mapa equivale a 1000 cm en la realidad.

Resultado:

Son figuras semejantes con razoˊk=1000\boxed{\text{Son figuras semejantes con razón } k=1000}

Ejercicio 3

Calcula la altura de un árbol si proyecta una sombra de 12 m, al mismo tiempo que un poste de 2 m de altura proyecta una sombra de 3 m.

Ver solución

Datos:
Triángulo Árbol: Altura hh, Sombra 12.
Triángulo Poste: Altura 2, Sombra 3.
Los rayos del sol caen paralelos, formando triángulos semejantes (AA).

Razonamiento:
Establecemos la proporción:

h2=123\frac{h}{2} = \frac{12}{3} h2=4\frac{h}{2} = 4 h=42h = 4 \cdot 2

Resultado:

8 m\boxed{8 \text{ m}}

Ejercicio 4

En un triángulo, trazamos una línea paralela a la base. ¿El triángulo pequeño que se forma en la punta es semejante al triángulo grande original?

Ver solución

Razonamiento:
Al trazar una paralela, los ángulos correspondientes son iguales.
El ángulo superior es común.
Por criterio AA, los triángulos son semejantes. (Teorema fundamental de la semejanza).

Resultado:

Sıˊ, son semejantes\boxed{\text{Sí, son semejantes}}

Ejercicio 5

Dos triángulos semejantes tienen una razón de semejanza k=3k=3. Si el perímetro del pequeño es 15 cm, ¿cuál es el perímetro del grande?

Ver solución

Razonamiento:
La razón de los perímetros es igual a la razón de semejanza kk.

Pgrande=Ppequen~okP_{grande} = P_{pequeño} \cdot k Pgrande=153P_{grande} = 15 \cdot 3

Resultado:

45 cm\boxed{45 \text{ cm}}

Ejercicio 6

Dos triángulos semejantes tienen una razón de semejanza k=3k=3. Si el área del pequeño es 10 cm210 \text{ cm}^2, ¿cuál es el área del grande?

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Datos:
k=3k = 3.
A1=10A_1 = 10.

Razonamiento:
La razón de las áreas es el cuadrado de la razón de semejanza (k2k^2).

A2=A1k2A_2 = A_1 \cdot k^2 A2=1032A_2 = 10 \cdot 3^2 A2=109A_2 = 10 \cdot 9

Resultado:

90 cm2\boxed{90 \text{ cm}^2}

Ejercicio 7

Halla xx si ABCDEF\triangle ABC \sim \triangle DEF.
Lados ABCABC: 4, 6, xx.
Lados DEFDEF: 2, 3, 5.

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Razonamiento:
Vemos la relación entre los lados conocidos.
424 \to 2 (La mitad).
636 \to 3 (La mitad).
Pasar de ABCABC a DEFDEF es dividir por 2 (o multiplicar por 0.50.5).
Pasar de DEFDEF a ABCABC es multiplicar por 2.

x=52x = 5 \cdot 2

Resultado:

x=10\boxed{x = 10}

Ejercicio 8

¿Todos los triángulos equiláteros son semejantes entre sí?

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Razonamiento:
Un triángulo equilátero tiene siempre sus tres ángulos internos de 60°.
Por el criterio AA (tienen los mismos ángulos), cualquier par de triángulos equiláteros será semejante.

Resultado:

Sıˊ, siempre\boxed{\text{Sí, siempre}}

Ejercicio 9

¿Todos los triángulos rectángulos son semejantes entre sí?

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Razonamiento:
Todos tienen un ángulo de 90°.
Pero los otros dos ángulos pueden variar (ej. 45-45 vs 30-60).
No cumplen necesariamente el criterio AA.

Resultado:

No necesariamente\boxed{\text{No necesariamente}}

Ejercicio 10

Si la razón de semejanza entre dos triángulos es k=1k=1, ¿cómo se llaman esos triángulos?

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Razonamiento:
Si k=1k=1, significa que los lados miden lo mismo y no hay cambio de tamaño.
Son triángulos iguales en forma y tamaño.

Resultado:

Congruentes\boxed{\text{Congruentes}}

🔑 Resumen

ConceptoFórmula / ReglaNota Clave
SemejanzaMisma forma, distinto tamañoÁngulos iguales, lados proporcionales.
Razón (kk)k=Lado GrandeLado Pequen˜ok = \frac{\text{Lado Grande}}{\text{Lado Pequeño}}Factor de escala.
Criterio AAA=A,B=B\angle A = \angle A', \angle B = \angle B'El criterio más rápido.
ÁreasA2A1=k2\frac{A_2}{A_1} = k^2El área crece al cuadrado de kk.

La semejanza es la base de los mapas, los planos, la fotografía y el funcionamiento de nuestra propia visión al percibir distancias.