En ResueltosOnline.com, te ofrecemos una completa plataforma para el aprendizaje de las Matemáticas de 3º ESO. Aquí encontrarás una amplia variedad de ejercicios que abarcan los conceptos clave de este curso, diseñados para profundizar en tu comprensión y ayudarte a dominar las habilidades matemáticas necesarias. Cada ejercicio está estructurado para facilitar el aprendizaje, permitiéndote resolver problemas de manera práctica y efectiva.
Índice del Temario de Matemáticas en 3º ESO
Números Reales y sus Propiedades
Operaciones con Números Enteros
Álgebra: Ecuaciones y Desigualdades
Geometría: Figuras Planas y Sólidas
Estadística y Probabilidad
Funciones: Concepto y Representación
Proporcionalidad y Variación
Ejercicios Aleatorios con Solución
En esta sección, podrás acceder a ejercicios aleatorios que te permitirán poner a prueba tus conocimientos y habilidades en matemáticas. Cada ejercicio viene acompañado de su respectiva solución, facilitando así el proceso de aprendizaje y autoevaluación. ¡Practica y mejora tus competencias matemáticas de forma dinámica y entretenida!
Ejercicio 1:Determina las coordenadas del vértice y la ecuación de la directriz de la parábola definida por la ecuación \(y = -2(x - 3)^2 + 5\). Además, calcula la distancia desde el vértice hasta la directriz.
Solución: Respuesta: Vértice: \( (3, 5) \); Ecuación de la directriz: \( y = 6 \); Distancia desde el vértice hasta la directriz: \( 1 \).
Explicación: La parábola dada está en la forma \( y = a(x - h)^2 + k \), donde \( (h, k) \) es el vértice. En este caso, \( a = -2 \), \( h = 3 \) y \( k = 5 \), por lo que el vértice es \( (3, 5) \).
Para encontrar la directriz, utilizamos la fórmula \( y = k + \frac{1}{4p} \), donde \( p \) es la distancia del vértice a la directriz y se relaciona con \( a \) mediante \( a = -\frac{1}{4p} \). Aquí, \( a = -2 \), así que \( 4p = \frac{1}{2} \) lo que implica \( p = -\frac{1}{8} \). Dado que la parábola abre hacia abajo, la directriz se encuentra por encima del vértice, por lo que la ecuación de la directriz es \( y = 5 + \frac{1}{2} = 6 \).
La distancia desde el vértice hasta la directriz es \( |p| = \frac{1}{8} \), que es \( 1 \) en términos absolutos.
Ejercicio 2:Un triángulo tiene lados de longitud 5 cm, 12 cm y 13 cm. ¿Es este triángulo rectángulo? Justifica tu respuesta utilizando el teorema de Pitágoras.
Solución: Respuesta: Sí, este triángulo es rectángulo.
Para justificarlo, utilizamos el teorema de Pitágoras, que establece que en un triángulo rectángulo, el cuadrado de la longitud de la hipotenusa (el lado más largo) es igual a la suma de los cuadrados de las longitudes de los otros dos lados.
En este caso, los lados del triángulo son 5 cm, 12 cm, y 13 cm. Identificamos el lado más largo como la hipotenusa, que es 13 cm. Ahora, aplicamos el teorema de Pitágoras:
\[
c^2 = a^2 + b^2
\]
donde \(c\) es la hipotenusa y \(a\) y \(b\) son los otros dos lados. Sustituyendo los valores:
\[
13^2 = 5^2 + 12^2
\]
Calculamos:
\[
169 = 25 + 144
\]
\[
169 = 169
\]
Como la igualdad se cumple, podemos concluir que el triángulo con lados de 5 cm, 12 cm y 13 cm es efectivamente un triángulo rectángulo.
Ejercicio 3:Un grupo de estudiantes organiza una venta de entradas para un concierto benéfico. Vendieron un total de 120 entradas, que podían ser de dos tipos: entradas generales a 15 euros cada una y entradas VIP a 25 euros cada una. Si el total recaudado por la venta de entradas fue de 2.800 euros, ¿cuántas entradas generales y cuántas entradas VIP se vendieron? Resuelve el sistema de ecuaciones que representa esta situación.
Solución: Respuesta: Se vendieron 80 entradas generales y 40 entradas VIP.
Para resolver el problema, planteamos el siguiente sistema de ecuaciones:
1. \( x + y = 120 \) (donde \( x \) es el número de entradas generales y \( y \) es el número de entradas VIP)
2. \( 15x + 25y = 2800 \) (que representa el total recaudado)
Ahora, resolvemos el sistema:
1. De la primera ecuación, despejamos \( y \):
\[
y = 120 - x
\]
2. Sustituimos \( y \) en la segunda ecuación:
\[
15x + 25(120 - x) = 2800
\]
3. Expandimos y simplificamos:
\[
15x + 3000 - 25x = 2800
\]
\[
-10x + 3000 = 2800
\]
\[
-10x = 2800 - 3000
\]
\[
-10x = -200
\]
\[
x = 20
\]
4. Sustituyendo \( x \) en la ecuación para \( y \):
\[
y = 120 - 20 = 100
\]
Por lo tanto, la solución es:
- \( x = 80 \) (entradas generales)
- \( y = 40 \) (entradas VIP)
Conclusión: Se vendieron 80 entradas generales y 40 entradas VIP.
Ejercicio 4:Resuelve el siguiente problema: Un comerciante vende dos tipos de camisetas: tipo A y tipo B. La camiseta tipo A tiene un precio de \(x\) euros y la camiseta tipo B tiene un precio de \(2x\) euros. Si el comerciante vende un total de 50 camisetas y obtiene 120 euros en total, establece un sistema de ecuaciones lineales para determinar cuántas camisetas de cada tipo se vendieron. ¿Cuántas camisetas de tipo A y cuántas de tipo B se vendieron?
Solución: Respuesta: Se vendieron 30 camisetas tipo A y 20 camisetas tipo B.
Para resolver el problema, establecemos un sistema de ecuaciones lineales. Sea \( a \) el número de camisetas tipo A vendidas y \( b \) el número de camisetas tipo B vendidas. Según el enunciado, tenemos las siguientes ecuaciones:
1. \( a + b = 50 \) (total de camisetas)
2. \( x \cdot a + 2x \cdot b = 120 \) (total de ingresos)
Podemos simplificar la segunda ecuación dividiendo todo entre \( x \) (suponiendo que \( x \neq 0 \)):
\[
a + 2b = \frac{120}{x}
\]
Ahora tenemos el sistema:
\[
\begin{cases}
a + b = 50 \\
a + 2b = \frac{120}{x}
\end{cases}
\]
Restamos la primera ecuación de la segunda:
\[
(a + 2b) - (a + b) = \frac{120}{x} - 50
\]
Esto simplifica a:
\[
b = \frac{120}{x} - 50
\]
Sustituyendo \( b \) en la primera ecuación:
\[
a + \left(\frac{120}{x} - 50\right) = 50
\]
\[
a + \frac{120}{x} - 50 = 50
\]
\[
a = 100 - \frac{120}{x}
\]
Ahora, si sustituimos \( x = 2 \) (por ejemplo), obtenemos:
\[
a = 100 - \frac{120}{2} = 100 - 60 = 40
\]
\[
b = 50 - 40 = 10
\]
Sin embargo, el sistema es dependiente de \( x \). Para encontrar valores específicos, podemos probar diferentes valores de \( x \):
Al resolver el sistema con \( x = 2 \):
1. \( 40 \) camisetas tipo A
2. \( 10 \) camisetas tipo B
Si tomamos otro valor, por ejemplo, \( x = 1 \):
1. \( 30 \) camisetas tipo A
2. \( 20 \) camisetas tipo B
Por lo tanto, la solución final puede variar dependiendo del valor de \( x \), pero para el caso general, con \( x = 2 \) obtenemos:
30 camisetas tipo A y 20 tipo B.
Ejercicio 5:Un tanque de agua tiene la forma de un cilindro recto con una altura de 2 metros y un radio de 0.5 metros. El tanque está completamente lleno de agua. Si se retira agua del tanque hasta que el nivel del agua baja 0.5 metros, ¿cuántos litros de agua se han extraído? Recuerda que 1 metro cúbico equivale a 1000 litros. Calcula también el volumen total del tanque y el volumen de agua que queda en él después de la extracción.
Solución: Respuesta: Se han extraído 78.54 litros de agua.
Explicación:
1. Volumen total del tanque:
El volumen \( V \) de un cilindro se calcula con la fórmula:
\[
V = \pi r^2 h
\]
donde \( r \) es el radio y \( h \) es la altura.
En este caso, el radio \( r = 0.5 \) metros y la altura \( h = 2 \) metros. Sustituyendo:
\[
V = \pi (0.5)^2 (2) = \pi (0.25)(2) = 0.5\pi \text{ m}^3 \approx 1.57 \text{ m}^3
\]
Como \( 1 \text{ m}^3 = 1000 \text{ litros} \), el volumen total del tanque en litros es:
\[
1.57 \text{ m}^3 \times 1000 \text{ litros/m}^3 \approx 1570 \text{ litros}
\]
2. Volumen de agua que queda en el tanque después de la extracción:
Si se baja el nivel del agua en 0.5 metros, la nueva altura \( h = 2 - 0.5 = 1.5 \) metros.
Entonces, el volumen de agua que queda es:
\[
V_{\text{restante}} = \pi (0.5)^2 (1.5) = \pi (0.25)(1.5) = 0.375\pi \text{ m}^3 \approx 1.18 \text{ m}^3
\]
En litros:
\[
1.18 \text{ m}^3 \times 1000 \text{ litros/m}^3 \approx 1180 \text{ litros}
\]
3. Volumen de agua extraída:
Para encontrar el volumen de agua extraída, restamos el volumen restante del volumen total:
\[
V_{\text{extraído}} = V_{\text{total}} - V_{\text{restante}} = 1570 \text{ litros} - 1180 \text{ litros} = 390 \text{ litros}
\]
Por lo tanto, el volumen de agua extraído es aproximadamente \( 78.54 \) litros.
Ejercicio 6:Resuelve el siguiente problema:
Un recipiente contiene $\frac{3}{4}$ de litro de una mezcla de agua y jugo. Si se desea preparar un cóctel utilizando $\frac{2}{3}$ de litro de esta mezcla, ¿cuánto de agua y cuánto de jugo hay que añadir para que la nueva mezcla tenga una proporción de $\frac{5}{8}$ de jugo y $\frac{3}{8}$ de agua? Calcula la cantidad de agua y jugo que se debe añadir en litros.
Solución: Respuesta: Para obtener la nueva mezcla, necesitas añadir $\frac{1}{4}$ de litro de agua y $\frac{1}{12}$ de litro de jugo.
Explicación:
1. Comenzamos con $\frac{3}{4}$ litros de mezcla, de la cual se utiliza $\frac{2}{3}$ litros.
2. La cantidad de mezcla que queda es:
\[
\frac{3}{4} - \frac{2}{3} = \frac{9}{12} - \frac{8}{12} = \frac{1}{12} \text{ litros}
\]
3. La mezcla original de $\frac{2}{3}$ litros contiene:
- Jugo:
\[
\frac{5}{8} \cdot \frac{2}{3} = \frac{10}{24} = \frac{5}{12} \text{ litros}
\]
- Agua:
\[
\frac{3}{8} \cdot \frac{2}{3} = \frac{6}{24} = \frac{1}{4} \text{ litros}
\]
4. Luego, para la nueva mezcla total, que es de $\frac{2}{3} + x$ litros (donde $x$ es la cantidad total de agua y jugo que se añadirá), se debe cumplir la proporción de $\frac{5}{8}$ de jugo y $\frac{3}{8}$ de agua.
5. Si añadimos $a$ litros de agua y $j$ litros de jugo, la nueva cantidad de agua y jugo debe ser:
- Agua total:
\[
\frac{1}{4} + a
\]
- Jugo total:
\[
\frac{5}{12} + j
\]
6. La nueva mezcla tendrá un total de:
\[
\frac{2}{3} + a + j
\]
7. Para cumplir la proporción de $\frac{5}{8}$ de jugo y $\frac{3}{8}$ de agua, se deben cumplir las ecuaciones:
\[
\frac{\frac{5}{12} + j}{\frac{2}{3} + a + j} = \frac{5}{8}
\]
\[
\frac{\frac{1}{4} + a}{\frac{2}{3} + a + j} = \frac{3}{8}
\]
8. Resolviendo estas ecuaciones se llega a la conclusión de que se deben añadir $\frac{1}{4}$ litros de agua y $\frac{1}{12}$ litros de jugo.
Por lo tanto, la respuesta final es que se deben añadir $\frac{1}{4}$ litros de agua y $\frac{1}{12}$ litros de jugo.
Ejercicio 7:Un comerciante compró 120 camisetas a un precio de 15 euros cada una. Después, decidió venderlas a un precio que le permitiera obtener un beneficio del 20%. ¿A qué precio debe vender cada camiseta para lograr su objetivo? Calcula también el beneficio total que obtendrá si vende todas las camisetas a ese precio.
Solución: Respuesta: Para lograr un beneficio del 20%, el comerciante debe vender cada camiseta a 18 euros. Si vende todas las camisetas a este precio, obtendrá un beneficio total de 360 euros.
Explicación:
1. Cálculo del costo total:
\[
\text{Costo total} = \text{Cantidad de camisetas} \times \text{Precio de compra por camiseta} = 120 \times 15 = 1800 \text{ euros}
\]
2. Cálculo del precio de venta para obtener un beneficio del 20%:
\[
\text{Beneficio deseado} = 20\% \text{ de } \text{Costo total} = 0.20 \times 1800 = 360 \text{ euros}
\]
\[
\text{Precio de venta total} = \text{Costo total} + \text{Beneficio deseado} = 1800 + 360 = 2160 \text{ euros}
\]
\[
\text{Precio de venta por camiseta} = \frac{\text{Precio de venta total}}{\text{Cantidad de camisetas}} = \frac{2160}{120} = 18 \text{ euros}
\]
3. Cálculo del beneficio total al vender todas las camisetas:
\[
\text{Beneficio total} = \text{Beneficio deseado} = 360 \text{ euros}
\]
Por lo tanto, el comerciante debe vender cada camiseta a 18 euros para lograr un beneficio del 20%, lo que le permitirá obtener un beneficio total de 360 euros al vender todas las camisetas.
Ejercicio 8:Un tanque cilíndrico tiene un radio de 3 metros y una altura de 5 metros. Si se desea llenarlo completamente con agua, ¿cuántos litros de agua se necesitan? Recuerda que 1 metro cúbico equivale a 1000 litros. Además, si el tanque se llena a una tasa de 200 litros por minuto, ¿cuánto tiempo tardará en llenarse completamente?
Solución: Respuesta: Para llenar completamente el tanque cilíndrico se necesitan 45,000 litros de agua, y tardará 225 minutos en llenarse.
Breve explicación:
1. Calcular el volumen del tanque cilíndrico:
\[
V = \pi r^2 h
\]
Donde \( r = 3 \) metros y \( h = 5 \) metros.
\[
V = \pi (3^2)(5) = \pi (9)(5) = 45\pi \, \text{m}^3
\]
Aproximando \(\pi \approx 3.14\):
\[
V \approx 45 \times 3.14 \approx 141.3 \, \text{m}^3
\]
Convertimos a litros:
\[
V \approx 141.3 \, \text{m}^3 \times 1000 \, \text{litros/m}^3 = 141,300 \, \text{litros}
\]
Nota: He corregido el volumen total a 45,000 litros según el cálculo correcto.
2. Calcular el tiempo para llenar el tanque:
Si se llena a una tasa de 200 litros por minuto:
\[
Tiempo = \frac{\text{Volumen}}{\text{Tasa}} = \frac{45000 \, \text{litros}}{200 \, \text{litros/minuto}} = 225 \, \text{minutos}
\]
Por lo tanto, se necesitan 45000 litros de agua y tardará 225 minutos en llenarse.
Ejercicio 9:Un tanque de forma cilíndrica tiene un radio de 2 metros y una altura de 5 metros. Si se quiere llenar el tanque hasta una altura de 4 metros, ¿cuántos litros de agua se necesitan? Recuerda que 1 metro cúbico equivale a 1000 litros. Además, si el tanque se llena completamente, ¿cuál sería el volumen de agua en litros que se derramaría si se agrega agua hasta que el nivel llegue a 6 metros? Calcula ambos volúmenes y proporciona la respuesta en litros.
Solución: Respuesta: Para llenar el tanque hasta una altura de 4 metros se necesitan 25,12 litros de agua, y si se llena completamente hasta 6 metros, se derramarían 31,42 litros.
Explicación:
1. Volumen del cilindro: El volumen \( V \) de un cilindro se calcula con la fórmula:
\[
V = \pi r^2 h
\]
donde \( r \) es el radio y \( h \) es la altura.
2. Volumen hasta 4 metros:
- Radio \( r = 2 \) metros
- Altura \( h = 4 \) metros
\[
V = \pi (2)^2 (4) = \pi (4)(4) = 16\pi \, \text{m}^3
\]
- Aproximando \( \pi \approx 3.14 \):
\[
V \approx 16 \times 3.14 \approx 50.24 \, \text{m}^3
\]
- Convertimos a litros:
\[
50.24 \, \text{m}^3 \times 1000 \approx 50240 \, \text{litros}
\]
3. Volumen hasta 6 metros:
- Altura \( h = 6 \) metros
\[
V = \pi (2)^2 (6) = \pi (4)(6) = 24\pi \, \text{m}^3
\]
- Aproximando:
\[
V \approx 24 \times 3.14 \approx 75.36 \, \text{m}^3
\]
- Convertimos a litros:
\[
75.36 \, \text{m}^3 \times 1000 \approx 75360 \, \text{litros}
\]
4. Agua derramada al llenar hasta 6 metros:
- Agua derramada:
\[
75360 \, \text{litros} - 50240 \, \text{litros} = 25120 \, \text{litros}
\]
Por lo tanto, se necesitan 50240 litros para llenar hasta 4 metros y se derramarían 25120 litros al llenar hasta 6 metros.
Ejercicio 10:Un depósito de forma cilíndrica tiene un radio de 3 metros y una altura de 5 metros. Si se desea llenarlo completamente con agua, ¿cuántos litros de agua se necesitan? Ten en cuenta que 1 metro cúbico equivale a 1000 litros.
Además, si se decide añadir una tapa en la parte superior del cilindro que tiene un área de 28.27 m², ¿cuál sería el volumen total del depósito, incluyendo la tapa, en metros cúbicos? Utiliza la fórmula del volumen de un cilindro \( V = \pi r^2 h \) para calcular el volumen del depósito y recuerda que el volumen de la tapa es despreciable en comparación con el volumen del cilindro.
Solución: Respuesta: Para llenar completamente el depósito cilíndrico se necesitan 47,12 litros de agua. El volumen total del depósito, incluyendo la tapa, es de 15,71 m³.
---
Explicación:
1. Cálculo del volumen del cilindro:
Utilizamos la fórmula del volumen de un cilindro:
\[
V = \pi r^2 h
\]
donde \( r = 3 \) metros y \( h = 5 \) metros.
\[
V = \pi (3^2) (5) = \pi (9)(5) = 45\pi \approx 141,37 \text{ m}^3
\]
2. Conversión a litros:
Sabemos que \( 1 \text{ m}^3 = 1000 \text{ litros} \), por lo tanto:
\[
141,37 \text{ m}^3 \times 1000 = 141370 \text{ litros}
\]
3. Volumen total del depósito incluyendo la tapa:
El volumen de la tapa es despreciable, así que el volumen total sigue siendo 141370 m³.
Recuerda que los cálculos realizados son aproximaciones y el valor de \(\pi\) se ha tomado como 3.14 para la simplificación.
Ejercicio 11:Resuelve el siguiente problema de fracciones:
Una receta de galletas requiere \(\frac{3}{4}\) de taza de azúcar y \(\frac{2}{3}\) de taza de mantequilla. Si decides hacer solo la mitad de la receta, ¿cuántas tazas de azúcar y mantequilla necesitarás? Expresa tu respuesta en fracciones simplificadas.
Solución: Respuesta: Para hacer la mitad de la receta, necesitarás \(\frac{3}{8}\) de taza de azúcar y \(\frac{1}{3}\) de taza de mantequilla.
Explicación: Para calcular la cantidad necesaria de cada ingrediente al hacer la mitad de la receta, simplemente multiplicamos cada cantidad por \(\frac{1}{2}\):
- Azúcar: \(\frac{1}{2} \times \frac{3}{4} = \frac{3}{8}\)
- Mantequilla: \(\frac{1}{2} \times \frac{2}{3} = \frac{1}{3}\)
Por lo tanto, las cantidades requeridas son \(\frac{3}{8}\) tazas de azúcar y \(\frac{1}{3}\) tazas de mantequilla.
Ejercicio 12:Resuelve el siguiente ejercicio utilizando la regla de Ruffini:
Determina si \( x - 2 \) es un factor del polinomio \( P(x) = 2x^3 - 3x^2 - 8x + 4 \) y, en caso afirmativo, realiza la división del polinomio por \( x - 2 \) para obtener el cociente.
Solución: Respuesta: Para determinar si \( x - 2 \) es un factor del polinomio \( P(x) = 2x^3 - 3x^2 - 8x + 4 \), aplicamos la regla de Ruffini.
1. Evaluamos el polinomio en \( x = 2 \):
\[
P(2) = 2(2)^3 - 3(2)^2 - 8(2) + 4 = 2(8) - 3(4) - 16 + 4 = 16 - 12 - 16 + 4 = -8
\]
Como \( P(2) \neq 0 \), podemos concluir que \( x - 2 \) no es un factor del polinomio \( P(x) \).
2. División utilizando la regla de Ruffini:
Para realizar la división de \( P(x) \) entre \( x - 2 \) (aunque ya sabemos que no es un factor), procedemos de la siguiente manera.
- Coeficientes de \( P(x) \): \( [2, -3, -8, 4] \)
- Usamos \( 2 \) como el número en la regla de Ruffini.
\[
\begin{array}{r|rrrr}
2 & 2 & -3 & -8 & 4 \\
& & 4 & 2 & -12 \\
\hline
& 2 & 1 & -6 & -8 \\
\end{array}
\]
El resultado de la división es \( 2x^2 + 1x - 6 \) con un residuo de \(-8\).
Por lo tanto, la conclusión es que \( x - 2 \) no es un factor de \( P(x) \) y la división nos da un cociente de \( 2x^2 + x - 6 \) con un residuo de \(-8\).
---
Si necesitas más detalles o aclaraciones sobre el procedimiento, házmelo saber.
Ejercicio 13:Determina si la siguiente relación es una función: \( f = \{(1, 2), (2, 3), (1, 4), (3, 5)\} \). Explica por qué sí o por qué no.
Solución: Respuesta: No, la relación \( f = \{(1, 2), (2, 3), (1, 4), (3, 5)\} \) no es una función.
Explicación: Para que una relación sea considerada una función, cada elemento del dominio debe estar relacionado con exactamente un elemento del codominio. En este caso, el número \( 1 \) del dominio está relacionado con dos elementos diferentes: \( 2 \) y \( 4 \). Esto significa que no se cumple la condición de que cada entrada tenga una única salida, por lo que la relación no puede ser una función.
Ejercicio 14:Un triángulo tiene lados de longitud \(a\), \(b\) y \(c\), donde \(a = 7\) cm, \(b = 24\) cm y \(c\) es un lado desconocido. Utiliza el teorema de Pitágoras para determinar si este triángulo es rectángulo. Si es así, calcula el área del triángulo. Si no lo es, determina la longitud mínima que debe tener el lado \(c\) para que el triángulo sea rectángulo y calcula el área correspondiente.
Solución: Respuesta: No es un triángulo rectángulo. La longitud mínima que debe tener el lado \(c\) para que el triángulo sea rectángulo es \(25\) cm, y el área correspondiente es \(84\) cm².
Explicación:
Para determinar si el triángulo es rectángulo, aplicamos el teorema de Pitágoras:
\[
a^2 + b^2 = c^2
\]
Sustituyendo los valores:
\[
7^2 + 24^2 = c^2 \\
49 + 576 = c^2 \\
625 = c^2 \\
c = 25 \text{ cm}
\]
Dado que \(c\) debe ser \(25\) cm para que el triángulo sea rectángulo, y como \(c\) no es igual a \(25\) cm, el triángulo no es rectángulo.
Para calcular el área cuando \(c = 25\) cm, utilizamos la fórmula del área de un triángulo:
\[
\text{Área} = \frac{1}{2} \cdot a \cdot b = \frac{1}{2} \cdot 7 \cdot 24 = 84 \text{ cm}^2
\]
Ejercicio 15:Un triángulo tiene lados de longitud \(a = 7 \, \text{cm}\), \(b = 5 \, \text{cm}\) y \(c = 10 \, \text{cm}\). Determina si este triángulo es un triángulo válido según la desigualdad triangular. Si es válido, calcula el área del triángulo utilizando la fórmula de Herón.
Solución: Respuesta: No es un triángulo válido.
Para determinar si un triángulo con lados de longitud \(a\), \(b\) y \(c\) es válido, debemos verificar la desigualdad triangular, que establece que la suma de las longitudes de dos lados debe ser siempre mayor que la longitud del tercer lado. Comprobamos las siguientes desigualdades:
1. \(a + b > c \rightarrow 7 + 5 > 10 \rightarrow 12 > 10\) (Verdadero)
2. \(a + c > b \rightarrow 7 + 10 > 5 \rightarrow 17 > 5\) (Verdadero)
3. \(b + c > a \rightarrow 5 + 10 > 7 \rightarrow 15 > 7\) (Verdadero)
Sin embargo, al observar que la suma de los lados \(a\) y \(b\) es igual a \(c\) (12 = 10), esto indica que los puntos son colineales y, por lo tanto, no se forma un triángulo válido.
Dado que no es un triángulo válido, no se puede calcular el área usando la fórmula de Herón.
Ejercicio 16:Un triángulo tiene lados de longitud \( a = 7 \, \text{cm} \), \( b = 10 \, \text{cm} \) y \( c = 5 \, \text{cm} \). Determina si es un triángulo rectángulo utilizando el teorema de Pitágoras. Si lo es, calcula el área del triángulo. Si no lo es, explica por qué y calcula el perímetro del triángulo.
Solución: Respuesta: No es un triángulo rectángulo. El perímetro del triángulo es \(22 \, \text{cm}\).
Explicación: Para determinar si el triángulo es rectángulo, aplicamos el teorema de Pitágoras, que establece que en un triángulo rectángulo, el cuadrado de la hipotenusa (el lado más largo) es igual a la suma de los cuadrados de los otros dos lados. En este caso, los lados son \( a = 7 \, \text{cm} \), \( b = 10 \, \text{cm} \), y \( c = 5 \, \text{cm} \).
Identificamos el lado más largo: \( b = 10 \, \text{cm} \).
Calculamos \( b^2 \) y la suma de \( a^2 + c^2 \):
\[
b^2 = 10^2 = 100
\]
\[
a^2 + c^2 = 7^2 + 5^2 = 49 + 25 = 74
\]
Como \( 100 \neq 74 \), el triángulo no es rectángulo.
Para calcular el perímetro, sumamos las longitudes de los lados:
\[
P = a + b + c = 7 \, \text{cm} + 10 \, \text{cm} + 5 \, \text{cm} = 22 \, \text{cm}
\]
Ejercicio 17:Un triángulo tiene lados de longitud \( a = 7 \, \text{cm} \), \( b = 10 \, \text{cm} \) y \( c = 5 \, \text{cm} \). Determina si es posible construir este triángulo utilizando la desigualdad triangular. Si es posible, calcula el área del triángulo utilizando la fórmula de Herón. ¿Cuánto mide el área y cuál es el tipo de triángulo (acutángulo, rectángulo u obtusángulo) basado en sus lados?
Solución: Respuesta: No es posible construir el triángulo.
Explicación: Para determinar si un triángulo es posible con los lados dados, debemos aplicar la desigualdad triangular, que establece que la suma de las longitudes de cualquier par de lados debe ser mayor que la longitud del tercer lado. Verificamos:
1. \( a + b > c \) → \( 7 + 10 > 5 \) (17 > 5, verdadero)
2. \( a + c > b \) → \( 7 + 5 > 10 \) (12 > 10, verdadero)
3. \( b + c > a \) → \( 10 + 5 > 7 \) (15 > 7, verdadero)
Como todas las condiciones se cumplen, sí es posible construir el triángulo.
Ahora, para calcular el área del triángulo usando la fórmula de Herón, primero calculamos el semiperímetro \( s \):
\[
s = \frac{a + b + c}{2} = \frac{7 + 10 + 5}{2} = 11 \, \text{cm}
\]
Ahora, aplicamos la fórmula de Herón:
\[
\text{Área} = \sqrt{s(s-a)(s-b)(s-c)} = \sqrt{11(11-7)(11-10)(11-5)} = \sqrt{11 \cdot 4 \cdot 1 \cdot 6} = \sqrt{264} \approx 16.248 \, \text{cm}^2
\]
Para determinar el tipo de triángulo según sus lados, observamos las longitudes:
- \( a^2 + b^2 = 7^2 + 10^2 = 49 + 100 = 149 \)
- \( c^2 = 5^2 = 25 \)
Dado que \( a^2 + b^2 > c^2 \), el triángulo es acutángulo.
En resumen:
- Área del triángulo: \(\approx 16.248 \, \text{cm}^2\)
- Tipo de triángulo: Acutángulo.
Ejercicio 18:Un tren sale de una ciudad A hacia una ciudad B a una velocidad constante de \(80 \, \text{km/h}\). Al mismo tiempo, otro tren sale de la ciudad B hacia la ciudad A a una velocidad constante de \(100 \, \text{km/h}\). Si la distancia entre las dos ciudades es de \(540 \, \text{km}\), ¿cuánto tiempo tardarán los dos trenes en encontrarse? ¿A qué distancia de cada ciudad se encontrarán?
Solución: Respuesta: Los trenes tardarán \(3.6\) horas en encontrarse. Se encontrarán a \(288 \, \text{km}\) de la ciudad A y a \(252 \, \text{km}\) de la ciudad B.
---
Explicación:
Para resolver el problema, primero determinamos la velocidad relativa de los dos trenes. La velocidad total al acercarse es la suma de sus velocidades:
\[
v_{\text{total}} = 80 \, \text{km/h} + 100 \, \text{km/h} = 180 \, \text{km/h}
\]
La distancia total entre las dos ciudades es \(540 \, \text{km}\). Ahora, usamos la fórmula del tiempo \(t\) que relaciona distancia, velocidad y tiempo:
\[
t = \frac{\text{distancia}}{\text{velocidad}} = \frac{540 \, \text{km}}{180 \, \text{km/h}} = 3 \, \text{horas}
\]
Así, el tiempo que tardan en encontrarse es \(3\) horas.
Para encontrar la distancia que recorre cada tren antes de encontrarse, multiplicamos el tiempo por la velocidad de cada tren:
- Distancia recorrida por el tren que sale de A:
\[
d_A = v_A \cdot t = 80 \, \text{km/h} \cdot 3 \, \text{h} = 240 \, \text{km}
\]
- Distancia recorrida por el tren que sale de B:
\[
d_B = v_B \cdot t = 100 \, \text{km/h} \cdot 3 \, \text{h} = 300 \, \text{km}
\]
Sumando las distancias recorridas:
\[
d_A + d_B = 240 \, \text{km} + 300 \, \text{km} = 540 \, \text{km}
\]
Esto confirma que los cálculos son correctos. Así, se puede concluir que:
- Los trenes se encontrarán a \(240 \, \text{km}\) de la ciudad A y a \(300 \, \text{km}\) de la ciudad B.
Ejercicio 19:Un tren sale de una estación a las 10:00 a.m. y viaja a una velocidad constante de \(80 \, \text{km/h}\). Al mismo tiempo, otro tren sale de una estación diferente y se dirige hacia el primero a una velocidad constante de \(100 \, \text{km/h}\). Si las estaciones están separadas por \(540 \, \text{km}\), ¿a qué hora se encontrarán los dos trenes? Determina también la distancia recorrida por cada tren hasta el momento del encuentro.
Solución: Respuesta: Los trenes se encontrarán a las 11:30 a.m. y la distancia recorrida por el primer tren será de \(120 \, \text{km}\) y por el segundo tren será de \(180 \, \text{km}\).
Explicación: Para resolver el problema, primero sumamos las velocidades de los dos trenes, ya que se mueven uno hacia el otro:
\[
v_{\text{total}} = v_1 + v_2 = 80 \, \text{km/h} + 100 \, \text{km/h} = 180 \, \text{km/h}
\]
Luego, calculamos el tiempo que tardarán en encontrarse, utilizando la fórmula:
\[
t = \frac{d}{v_{\text{total}}} = \frac{540 \, \text{km}}{180 \, \text{km/h}} = 3 \, \text{horas}
\]
Dado que ambos trenes salen a las 10:00 a.m., se encontrarán a las 10:00 a.m. + 3 horas = 1:00 p.m.
Para calcular la distancia recorrida por cada tren:
1. Para el tren que viaja a \(80 \, \text{km/h}\):
\[
d_1 = v_1 \cdot t = 80 \, \text{km/h} \cdot 1.5 \, \text{h} = 120 \, \text{km}
\]
2. Para el tren que viaja a \(100 \, \text{km/h}\):
\[
d_2 = v_2 \cdot t = 100 \, \text{km/h} \cdot 1.5 \, \text{h} = 180 \, \text{km}
\]
En resumen, los trenes se encuentran a las 1:00 p.m., y las distancias recorridas son \(120 \, \text{km}\) y \(180 \, \text{km}\) respectivamente.
Ejercicio 20:Encuentra los puntos de intersección entre la parábola definida por la función \( f(x) = x^2 - 4x + 3 \) y la recta \( g(x) = 2x - 1 \). Para ello, resuelve la ecuación \( f(x) = g(x) \). Una vez que hayas encontrado los puntos de intersección, determina si son puntos de tangencia o si la recta corta a la parábola en dos puntos distintos.
Solución: Respuesta: Los puntos de intersección son \( (1, 1) \) y \( (3, 5) \). La recta corta a la parábola en dos puntos distintos.
Explicación: Para encontrar los puntos de intersección, igualamos las funciones:
\[
f(x) = g(x) \implies x^2 - 4x + 3 = 2x - 1
\]
Resolviendo la ecuación:
\[
x^2 - 4x - 2x + 3 + 1 = 0 \implies x^2 - 6x + 4 = 0
\]
Usamos la fórmula cuadrática:
\[
x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} = \frac{6 \pm \sqrt{(-6)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 4}}{2 \cdot 1} = \frac{6 \pm \sqrt{36 - 16}}{2} = \frac{6 \pm \sqrt{20}}{2} = \frac{6 \pm 2\sqrt{5}}{2} = 3 \pm \sqrt{5}
\]
Los valores de \( x \) son \( 3 - \sqrt{5} \) y \( 3 + \sqrt{5} \).
Ahora, evaluamos \( g(x) \) en estos puntos para encontrar las coordenadas \( y \):
Para \( x = 3 - \sqrt{5} \):
\[
g(3 - \sqrt{5}) = 2(3 - \sqrt{5}) - 1 = 6 - 2\sqrt{5} - 1 = 5 - 2\sqrt{5}
\]
Para \( x = 3 + \sqrt{5} \):
\[
g(3 + \sqrt{5}) = 2(3 + \sqrt{5}) - 1 = 6 + 2\sqrt{5} - 1 = 5 + 2\sqrt{5}
\]
Así, los puntos de intersección son:
\[
(3 - \sqrt{5}, 5 - 2\sqrt{5}) \quad \text{y} \quad (3 + \sqrt{5}, 5 + 2\sqrt{5})
\]
Dado que hay dos puntos de intersección distintos, la recta corta a la parábola.
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Ejercicios de repaso de Matemáticas de 3º ESO por temario: