GEOMETRÍA MODERNA
- 1ra.edición
- MÉXICO SITESA 1986
- 578 pg Ilustrado 16 cm x 23 cm
1EL SENTIDO COMÚN Y EL RAZONAMIENTO EХАСТО 1-1 Dos clases de problemas 1-2 Un desarrollo lógico sistemático de la geometría Euclides 2 CONJUNTOS, NÚMEROS REALES Y RECTAS 2-1 Conjuntos 2-2 Orden en la recta numérica 2-3 Valor absoluto Reglas y unidades de distancia 2-4 Postulado 1. Postulado de la distancia 2-5 Una regla infinita Postulado 2. Postulado de la regla 2-6 El postulado de colocación de la regla, interposición, segmentos y rayos Postulado 3. Postulado de colocación de la regla Postulado 4. Postulado de la recta. 2-7 Cambios en la unidad de distancia 3 RECTAS, PLANOS Y SEPARACIÓN 3-1 Introducción 3-2 Rectas, planos y representaciones. Postulado 5 3-3 Rectas, planos y representaciones (continuación) Postulado 6 Postulado 7. Postulado del plano Postulado B 3-4 Conjuntos convexos Postulado 9. Postulado de separación del plano Postulado 10. Postulado de separación del espacio 3-5 Los siete puentes de Königsberg Leonhard Euler 4 ÁNGULOS Y TRIÁNGULOS 4-1 Definiciones fundamentales 4-2 Algunas observaciones acerca de los ángulos 4-3 Medida angular. Postulado 11. Postulado de la medida de ángulos Postulado 12. Postulado de la construcción del ángulo Postulado 13. Postulado de la adición de ángulos Postulado 14. Postulado del suplemento 4-4 Ángulos rectos, perpendicularidad, ángulos congruentes George David Birkhoff 4-5 Teoremas enunciados a base de hipótesis y conclusión 4-6 Redacción de demostraciones sencillas 5 CONGRUENCIAS 5-1 El concepto de congruencia 5-2 Congruencia de triángulos 5-3 Los postulados de congruencia para triángulos Postulado 15. Postulado LAL Postulado 16. Postulado ALA Postulado 17. Postulado LLL 5-4 Redacción de demostraciones 5-5 Bisectriz de un ángulo 5-6 Triángulos isósceles y equiláteros. 5-7 Triángulos parcialmente superpuestos. Empleo de la figura para obtener información. 5-8 Cuadriláteros, cuadrados y rectángulos 6 UN EXAMEN MÁS PRECISO DE LA DEMOSTRACIÓN 6-1 Cómo funciona un sistema deductivo. 6-2 Demostraciones indirectas 6-3 Teoremas sobre rectas y planos 6-4 Perpendiculares. 6-5Introducción del empleo de conjuntos auxiliares en las demostraciones. El empleo de la palabra "sea" 6-6 Cómo prescindir del postulado ALA 6-7 Cómo prescindir del postulado LLL 6-8 Interposición y separación. 7 DESIGUALDADES GEOMÉTRICAS 7-1 Formulación de conjeturas plausibles. 7-2 Desigualdades para números, segmentos y ángulos 7-3 El teorema del ángulo externo. 7-4 Teoremas sobre congruencia basados en el teorema del ángulo externo. 7-5 Desigualdades en un mismo triángulo 7-6 Reciprocos 7-7 La distancia entre una recta y un punto. La desigualdad del triángulo 7-8 El teorema de la charnela y su recíproco 7-9 Alturas de triángulos 8 RECTAS Y PLANOS PERPENDICULARES EN EL ESPACIO 8-1 La definición de perpendicularidad para rectas y planos 8-2 Un lema 8-3 El teorema fundamental sobre perpendiculares 8-4 Existencia y unicidad 8-5 Rectas y planos perpendiculares: resumen 9 RECTAS PARALELAS EN UN PLANO 9-1 Condiciones que garantizan el paralelismo 9-2 Ángulos correspondientes 9-3 El postulado de las paralelas Postulado 18. Postulado de las paralelas 9-4 Triángulos 9-5 Cuadriláteros en un plano 9-6 Rombo, rectángulo y cuadrado 9-7 Algunos teoremas relacionados con triángulos rectángulos 9-8 Secantes a varias rectas paralelas 9-9 Cómo Eratóstenes midió la Tierra Eratóstenes 10 RECTAS Y PLANOS PARALELOS 10-1 Propiedades fundamentales de los planos paralelos 10-2 Ángulos diedros, planos perpendiculares 10-3 Proyecciones Nikolai Ivanovitch Lobachevsky 11 REGIONES POLIGONALES Y SUS ÁREAS 11-1 Regiones poligonales Postulado 19. Postulado del área. Postulado 20. Postulado de la congruencia Postulado 21. Postulado de adición de áreas Postulado 22. Postulado de la unidad 11-2 Áreas de triángulos y cuadriláteros 11-3 El teorema de Pitágoras Pitágoras. 11-4 Triángulos especiales 2 SEMEJANZA 12-1 El concepto de semejanza. Proporcionalidad 12-2 Semejanza de triángulos. 12-3 El teorema fundamental de la proporcionalidad y su reciproco 12-4 Los teoremas fundamentales de la semejanza 12-5 Semejanzas en los triángulos rectángulos 12-6 Áreas de triángulos semejantes 12-7 Las razones trigonométricas 12-8 Trigonometría numérica. Empleo de las tablas 12-9 Relaciones entre las razones trigonométricas 13 GEOMETRÍA CARTESIANA EN EL PLANO 13-1 Introducción 13-2 Sistemas de coordenadas en un plano René Descartes 13-3 Representación de un sistema de coordenadas en papel cuadriculado 13-4 La pendiente de una recta no vertical 13-5 Rectas paralelas y perpendiculares 13-6 La fórmula de la distancia 13-7 La fórmula del punto medio. El punto que divide a un segmento en una razón dada 13-8 El empleo de sistemas de coordenadas en la demostración de teoremas geométricos 13-9 La gráfica de una condición 13-10 La representación de una recta mediante una ecuación 14 CIRCUNFERENCIAS Y SUPERFICIES ESFÉRICAS 14-1 Definiciones básicas 14-2 Rectas tangentes a las circunferencias 14-3 Planos tangentes a las superficies esféricas 14-4 Arcos de circunferencias 14-5 Ángulos inscritos y arcos interceptados. 14-6 Arcos congruentes. 14-7 Segmentos secantes y tangentes. La potencia de un punto con respecto a una circunferencia. 14-8 Circunferencias en un plano coordenado 15 CARACTERIZACIONES Y CONSTRUCCIONES 15-1 Caracterizaciones. 15-2 El empleo de caracterizaciones en la geometría cartesiana 15-3 Teoremas de concurrencia 15-4 Las bisectrices de los ángulos de un triángulo 15-5 El teorema de concurrencia de las medianas 15-6 Construcciones con regla y compás 15-7 Construcciones elementales 15-8 Construcciones elementales (continuación). 15-9 Circunferencias inscrita y circunscrita 15-10 Los problemas de construcciones imposibles de la antigüedad 16 ÁREAS DE CÍRCULOS Y SECTORES 16-1 Poligonos 16-2 Polígonos regulares 16-3 La longitud de una circunferencia. El número π 16-4 El área de un círculo 16-5 Longitudes de arcos y áreas de sectores. 17 LOS CUERPOS SÓLIDOS Y SUS VOLUMENES 17-1 Prismas. 17-2 Pirámides 17-3 Volúmenes de prismas y pirámides. El principio de Cavalieri Postulado 23. Postulado de la unidad Postulado 24. Principio de Cavalieri Arquímedes. 17-4 Cilindros y conos 17-5 El volumen y el área de la superficie de una esfera. ÍNDICE ALFABÉTICO LISTA DE SÍMBOLOS
Durante los últimos años, se ha realizado un estudio amplio del contenido del curso de geometría para el décimo grado. Un examen del Indice de materias de este libro indicară que hemos seguido fielmente las recomendaciones de la Comisión de Matemáticas del College Entrance Examination Board y, también, que el texto titulado Geometría del Grupo de Estudio de la Matemática Escolar (SMSG) ha tenido considerable influencia en nosotros. Asi, pues, en la elección de los temas tratados, nos guiamos por las ideas aceptadas corrientemente por estos y otros grupos.
El reconocimiento inmediato de nuestra inmensa deuda con nuestros colegas del SMSG os parece la manera más sencilla de explicar el espiritu de este libro y el método seguido en su preparación. Tuvimos el privilegio de participar en los trabajos del grupo y fuimos estimu-sados por el detallado y profundo análisis del estilo y método de la enseñanza de las matemá ticas. Naturalmente, hemos escrito este libro basándonos en nuestro propio criterio, después de varios años de trabajo, reflexión y experiencia en los salones de clases del décimo grado. Nuestras innovaciones son tan numerosas que no podemos reclamar para el libro el respaldo incondicional del SMSG. Por otra parte, nuestros puntos de vista sobre cosas fundamentales no han cambiado mucho desde los veranos de 1958, 1959 y 1960; la filosofia del libro del SMSG sigue siendo tan válida ahora como lo era entonces y consideramos que nuestra tarea
consistia principalmente en mejorar su realización. Las características principales del plan general del libro son las siguientes:
(1) Los conceptos de la geometría del espacio se introducen pronto, en el Capítulo 3, y se utilizan de ahi en adelante. Aparecen no solamente en los capítulos posteriores que tratan acerca de la geometría del espacio, sino también en los conjuntos de problemas de los capítulos de la geometria del plano. Por consiguiente, el estudiante ya ha tenido una experiencia intui-tiva prolongada y variada con la geometria del espacio, cuando volvemos a su estudio siste-mático en el Capítulo 8.
(2) Los sistemas de coordenadas en una recta se introducen en el Capitulo 2 y el álgebra se utiliza libremente de ahí en adelante. Las distancias y los ángulos se miden con números y los métodos del álgebra se utilizan para tratar con ellos. Esto facilita el introducir las coorde-nadas en el plano, en el Capítulo 13, tan pronto como el estudiante sabe algo acerca del concepto de semejanza y el teorema de Pitágoras.
(3) La teoría acerca del concepto de área se enseña corrientemente al final de un curso de geometría. Aquí, presentamos este tema aproximadamente a mitad del curso, en el Capítulo 11. Hay dos razones para ello. En primer lugar, el concepto de área debe tratarse lo antes posible, porque es fácil de entender, excepto por su exigencia del empleo de las técnicas algebraicas. (Estas técnicas deben practicarse, de todos modos.) En segundo lugar, el concepto es útil en el resto del estudio: da una demostración sencilla del teorema de Pitágoras (pág. 306) y una demostración sencilla del teorema fundamental de la proporcionalidad (pág. 330), del cual depende la teoría de la semejanza. (4) En casi todos los casos, los conceptos se explican de manera intuitiva, mediante análisis informal y generalmente mediante figuras, antes de definirlos formalmente. Véase, por ejem-plo, la definición de conjunto convexo en la página 63.
(5) Las figuras se utilizan ampliamente en la exposición y se marcan para que indiquen tanta información como sea posible. Véase la página 114, donde se explica el empleo de marcas para indicar congruencias. Véase, también, la página 128, donde está explicado el empleo de los signos de exclamación en las figuras. Éstos se utilizan para denotar conclusiones. Así, la figura de la página 134 indica el contenido completo del teorema del triángulo isósceles. Al final de la página 135, hay una figura que expresa, de la misma manera, el reciproco del teo-rema. La figura central de la página 445 nos indica que un ángulo inscrito en una semi-circunferencia es un ángulo recto.
(6) Hemos tratado de dar nombres a un gran número de teoremas, para que se haga más fácil la tarea de recordarlos y de referirse a ellos. Véase, por ejemplo, el teorema de la charnela, en la página 203, y el postulado de la regla, en la página 34.
(7) El propósito fundamental del libro es enseñar a los estudiantes a leer matemática y, también, a escribir sobre ella. Ésta no es una tarea fácil. Si los estudiantes han de aprender a utilizar el lenguaje de las matemáticas, conviene proporcionarles los términos y las notaciones que permitan la significación rápida y precisa. No se acostumbra hacer esto. Por ejemplo, en
varios libros, el mismo simbolo AB se utiliza para denotar (a) la recta que contiene a A y a B, (b) el segmento desde A hasta B, (c) el rayo que parte de A y pasa por B. y (d) la distancia entre A y B. También, es frecuente que en un libro se explique primero la distinción entre un segmento y una recta y, luego, se ignore esa distinción. Cuando se utiliza el lenguaje tan descuidadamente, es probable que el alumno concluya que el texto no merece un estudio serio. Hemos tratado de ganar la atención cuidadosa del estudiante, siendo consistentes, claros y precisos.
Deseamos expresar nuestro agradecimiento a los empleados de la compañía Addison-Wesley por su trabajo esmerado en la impresión y presentación de este libro, de acuerdo con los deseos de los autores.
La edición del maestro correspondiente a este libro fue preparada por el Sr. Gerhard Wichura, de la Escuela Superior Wellesley, Wellesley, Massachusetts.
Expresamos nuestra gratitud por el permiso otorgado para reproducir en esta obra ciertas partes del texto de Geometría del SMSG, propiedad literaria de la Universidad de Yale. Sin embargo, este permiso no debe interpretarse como un endoso a nuestra obra por parte del Grupo de Estudio de la Matemática Escolar.