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GBC-Teorema

(Definición local de MaTeTaM.) Significa, dentro de este Sitio Web, Teorema de Geometría Básica del Círculo. Es un modo de incorporarlos al glosario de teoremas de MaTeTaM, dado que algunos no tienen un nombre propio a pesar de su importancia en concursos. 

De esta manera, un GBC-Teorema es importante pero su importancia es básica, en el sentido de que, el experto los da por sentados y son parte de su inventario vocabular (como si fuesen muy naturales para él), pero para el noviicio que se inicia en geometría de concurso, su demostración puede representarle todo un reto (y el proceso de su incorporación a su glosario personal será un proceso relativamente lento).

Así, el prefijo TBC permite distinguir los teoremas pequeños de los grandes y con nombre propio, al tiempo que los agrupa dentro de un tema básico de Geometría.

GBC-Teorema (Tangentes Congruentes)

Las tangentes a un círculo trazadas desde un mismo punto exterior son congruentes.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque el segmento que une el punto exterior $P$ con el centro $O$ del círculo, forma dos triángulos rectángulos con los radios a los puntos de tangencia $A,B$. Y esos triángulos son congruentes (por el teorema de la hipotenusa y el cateto).

Ver también: 
Congruencia (de triángulos) [1]
Ver también: 
Tangente (a una circunferencia) [2]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Tangentes comunes, congruentes)

Las tangentes comunes a dos circunferencias son congruentes.

Demostración(es)
Demostración: 

(Caso de que sean exteriores) Porque la línea de centros, los radios y las tangentes forman dos trapecios congruentes (lados correspondientemente iguales y ángulos rectos en los
puntos de tangencia).

(Caso de que sean interiores) Porque desde el punto de intersección, digamos X, hay la misma distancia a los puntos de tangencia en una de las circunferencias, digamos x; y lo mismo es cierto para la otra, digamos y. Ambas tangentes miden entonces $x+y$.

Ver también: 
GBC-Teorema (Tangentes Congruentes) [4]
Ver también: 
Congruencia (de triángulos) [1]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Ángulo central, el doble que el inscrito)

La medida del ángulo inscrito es la mitad de la medida de su correspondiente ángulo central (i.e., el central con el mismo arco interceptado).

Demostración(es)
Demostración: 

Se tienen que considerar tres casos: el ángulo inscrito o bien tiene un diámetro como lado (el caso más fácil de demostrar), o bien no lo tiene; pero si no lo tiene entonces el diámetro o bien queda dentro del ángulo o bien queda fuera (estos dos subcasos se demuestran apelando al primero ya demostrado).  Los detalles al lector.
 

Ver también: 
Ángulo inscrito (en un círculo) [5]
Ver también: 
Ángulo central (en un círculo) [6]
Ver también: 
Diámetro (de un círculo) [7]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Radio y cuerda perpendiculares)

El radio (o diámetro) perpendicular a la cuerda la biseca. (La conversa también se cumple: si un radio biseca una cuerda entonces es su mediatriz.)

 

Demostración(es)
Demostración: 

Porque en un isósceles la altura y la mediatriz coinciden. (Conversa: Si el radio biseca la cuerda entonces el punto de bisección, los extremos de la cuerda y el centro forman dos triángulos congruentes --por criterio LLL. De aquí que los ángulos en el punto de bisección --que son correspondientes-- son iguales. Pero forman un llano; luego, son rectos.)

Ver también: 
Congruencia (de triángulos) [1]
Ver también: 
Mediatriz [8]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Mediatrices de cuerdas, concurrentes)

Las mediatrices de las cuerdas concurren en el centro del círculo.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque la mediatriz de un segmento es el lugar geométrico de los puntos equidistantes de los extremos. Y el centro equidista de los extremos de la cuerda; por tanto el centro está en la mediatriz de la cuerda.
 

Ver también: 
Mediatriz [8]
Ver también: 
Lugar geométrico [9]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Mediatriz de cuerda, por el centro pasa)

La mediatriz de una cuerda pasa por el centro del círculo.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque la mediatriz de un segmento es el lugar geométrico de los puntos equidistantes de sus extremos. Y el centro es equidistante de los extremos de la cuerda. Por tanto, el centro está sobre la mediatriz.

Ver también: 
GBC-Teorema (Mediatrices de cuerdas, concurrentes) [10]
Ver también: 
Mediatriz [8]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (del radio y la tangente)

La tangente al círculo es perpendicular al radio en el punto de tangencia.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque el radio es la distancia más corta a la tangente. Y la distancia más corta a una recta es la distancia perpendicular.
 

Ver también: 
Tangente (a una circunferencia) [2]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (de la altura)

Toda semicuerda perpendicular a un diámetro es media proporcional entre los segmentos en que aquélla divide a éste. (La altura del vértice opuesto a la hipotenusa es media proporcional entre los segmentos determinados en la hipotenusa por el pie de la altura.) Con referencia a la figura, el resultado es: $BC'/C'C=CC'/C'A$

Demostración(es)
Demostración: 

Sea $AB$ el diámetro y $ C $ un punto sobre la circunferencia. Entonces el ángulo $BCA$ es recto (por ser inscrito en una semicircunferencia). Si $ C' $ es la proyección de $ C $ sobre el diámetro $AB$, entonces $CC'$ es la semicuerda perpendicular al diámetro (pues el diámetro perpendicular a la cuerda es su mediatriz).

Entonces, por potencia de un punto, $(CC')^2=(AC')(C'B).$  Es decir, $AC'/C'C=CC'/C'B.$

(El aprendiz haría bien en demostrarlo utilizando la semejanza de los triángulos rectángulos de la configuración, y también en recordar que la potencia de un punto es semejanza de triángulos "enlatada". )

Ver también: 
Potencia de un punto (respecto a una circunferencia) [11]
Ver también: 
Semejanza (en geometría) [12]
Ver también: 
Media proporcional [13]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (del ángulo semi-inscrito)

La medida del ángulo formado por una tangente y una cuerda --que tiene un extremo en el punto de tangencia-- es igual a la medida de un ángulo inscrito con el arco interceptado definido por la cuerda.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque, tomando el inscrito con un lado como diámetro, el resultado se sigue por complementariedad.

Ver también: 
Ángulo inscrito (en un círculo) [5]
Ver también: 
GBC-Teorema (del radio y la tangente) [14]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (en inscritos, mismo arco, mismo ángulo)

Todos los ángulos inscritos que subtienden el mismo arco son congruentes (tienen la misma medida).

Demostración(es)
Demostración: 

Porque el ángulo inscrito mide la mitad que el ángulo central correspondiente al arco interceptado. Y para un arco, el central es único.

Ver también: 
Ángulo inscrito (en un círculo) [5]
Ver también: 
Ángulo central (en un círculo) [6]
Ver también: 
Radián [15]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Inscrito en una semicircunferencia)

El ángulo inscrito en una semicircunferencia es recto.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque su arco interceptado es la mitad de la circunferencia y su medida es la mitad de ese arco, es decir, $\pi/2$. (Ejercicio: demostrar con triángulos congruentes.)

Ver también: 
Radián [15]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Ángulos opuestos de un cíclico)

Los ángulos opuestos de un cuadrilátero cíclico son suplementarios (suman 180 grados).

Demostración(es)
Demostración: 

Porque la suma de los arcos interceptados por dos de sus ángulos opuestos (que son inscritos) es toda la circunferencia (que mide $2\pi$); y la medida de un ángulo inscrito es la mitad del central correspondiente. (Y la mitad de $2\pi$ es $\pi=180$ grados.)

Ver también: 
GBC-Teorema (Ángulo central, el doble que el inscrito) [16]
Ver también: 
Ángulo inscrito (en un círculo) [5]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Cuerdas iguales, arcos iguales)

En el mismo círculo, o en círculos congruentes, dos cuerdas son iguales  si y sólo si subtienden arcos iguales.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque las cuerdas son iguales si y sólo si los dos isósceles formados por las cuerdas y los radios a los extremos de ellas son congruentes (criterio LLL). Y estos isósceles son congruentes si y sólo si,  los ángulos en el vértice del centro de sendos isósceles son iguales (criterio LAL). Y estos ángulos son iguales si y sólo si tienen el mismo arco interceptado.

Ver también: 
GBC-Teorema (en inscritos, mismo arco, mismo ángulo) [17]
Ver también: 
Cuerda (de un círculo) [18]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Ángulo de secantes exteriormente concurrentes)

La medida del ángulo formado por dos secantes que concurren fuera del círculo es igual a la semidiferencia del arco interceptado más lejano y el más cercano.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque (con referencia a la figura) el ángulo STP es $180-y$ (por suplementariedad) y también $180-x-z$ (por suma de ángulos). De aquí que $z=y-x$ (y un inscrito es el doble que el central --y éste se mide por el arco interceptado).

Ver también: 
GBC-Teorema (Ángulo central, el doble que el inscrito) [16]
Ver también: 
Ángulo central (en un círculo) [6]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Secantes paralelas)

Los arcos entre dos secantes paralelas son congruentes.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque las mediatrices de las cuerdas en sendas paralelas son coincidentes. Luego, los trapecios formados por la mediatriz común y las medias cuerdas son congruentes (tres lados correspondientemente iguales y dos ángulos rectos correspondientemente iguales). De aquí que las cuerdas que unen los extremos de las cuerdas paralelas son congruentes --y las cuerdas congruentes subtienden arcos congruentes.


 

Ver también: 
Secante [19]
Ver también: 
GBC-Teorema (Cuerdas iguales, arcos iguales) [20]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Ángulo de secante y tangente exteriormente concurrentes)

La medida del ángulo formado por una secante y una tangente que concurren fuera del círculo es igual a la semidiferencia del arco interceptado más lejano y el más cercano.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque (con referencia a la figura) $y=x+z$ (ángulo exterior), y el ángulo semi-inscrito $x$ intercepta el arco más cercano.


 

Ver también: 
GBC-Teorema (Ángulo central, el doble que el inscrito) [16]
Ver también: 
Ángulo exterior (a un círculo) [21]
Ver también: 
GBC-Teorema (del ángulo semi-inscrito) [22]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Suma de lados opuestos en cuadrilátero circunscrito)

En un cuadrilátero circunscrito, la suma de dos lados opuestos es igual a la suma de los otros dos.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque las longitudes de las tangentes al círculo (inscrito en el cuadrilátero) trazadas desde un mismo vértice son iguales, y pertenecen a lados adyacentes.

Ver también: 
Cuadrilátero circunscrito [23]
Ver también: 
GBC-Teorema (Tangentes Congruentes) [4]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Potencia de un punto --exterior)

Si una tangente y una secante se cortan en un punto exterior al círculo, entonces el cuadrado de la tangente es igual al producto de la secante por su segmento exterior.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque (con referencia a la figura) las cuerdas de los arcos más cercano y más lejano forman, con la secante y la tangente, los triángulos semejantes PQT y PTR. De aquí que $PQ/PT=PT/PR$, es decir, $PT^2=PQ\cdot PR$.

Ver también: 
GBC-Teorema (del ángulo semi-inscrito) [22]
Ver también: 
GBC-Teorema (en inscritos, mismo arco, mismo ángulo) [17]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Potencia de un punto --interior)

Si dos cuerdas se cruzan dentro del círculo entonces el producto de los segmentos de una cuerda (producidos por el punto de intersección) es igual al producto de los segmentos de la otra cuerda.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque (con referencia a la figura) las cuerdas forman los triángulos semejantes APD y BPC. De aquí que AP/PB=PD/PC, es decir $AP\cdot PC=BP\cdot PD$

Ver también: 
Semejanza (en geometría) [12]
Ver también: 
GBC-Teorema (en inscritos, mismo arco, mismo ángulo) [17]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Potencia de un punto –con secantes)

Si dos secantes se intersectan fuera del círculo, entonces el producto de una secante por su segmento externo es igual al producto de la otra secante por su segmento externo.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque (con referencia a la figura) uniendo los puntos de corte más lejano de una secante y más cercano de la otra, se forman los triángulos semejantes PRS y PTQ. De aquí que $PR/PT=PS/PQ$, es decir, $PR\cdot PQ=PT\cdot PS$.

Ver también: 
Semejanza (en geometría) [12]
Ver también: 
GBC-Teorema (en inscritos, mismo arco, mismo ángulo) [17]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Tangentes en extremos de un diámetro)

Dos tangentes a un círculo con puntos de tangencia los extremos de un diámetro, son paralelas.
 

Demostración(es)
Demostración: 

Porque (por teorema del radio y la tangente) ambas tangentes son perpendiculares al mismo diámetro.
 

Ver también: 
GBC-Teorema (del radio y la tangente) [14]
Ver también: 
Tangente (a una circunferencia) [2]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (de las cuerdas cruzadas)

El ángulo formado por dos cuerdas que se cruzan dentro del círculo es igual a la semisuma de los arcos interceptados por el ángulo y su opuesto por el vértice.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque el ángulo en cuestión es exterior (en el cruce de cuerdas) al triángulo formado por las cuerdas y el segmento que une sus extremos. Con referencia a la figura, $z=x+y$ y los ángulos $x,y$ son inscritos --y los inscritos miden la mitad del central (y el central mide la longitud de su arco interceptado).

Ver también: 
Ángulo externo (de un triángulo) [24]
Ver también: 
GBC-Teorema (Ángulo central, el doble que el inscrito) [16]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

GBC-Teorema (Ángulo entre tangentes desde un punto P)

El ángulo formado por dos tangentes trazadas desde un punto exterior es igual a la semidiferencia entre el arco interceptado más lejano y el más cercano.

Demostración(es)
Demostración: 

Porque (con referencia a la figura) $x=y+z$ (ángulo externo); y $x,y$ son semi-inscritos e interceptan, repectivamente, a los arcos más lejano y más cercano.

Ver también: 
GBC-Teorema (del ángulo semi-inscrito) [22]
Ver también: 
Ángulo externo (de un triángulo) [24]
Ver también: 
GBC-Teorema [3]

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Enlaces:
[1] https://www.matetam.com/glosario/definicion/congruencia-triangulos
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[3] https://www.matetam.com/glosario/definicion/gbc-teorema
[4] https://www.matetam.com/glosario/teorema/gbc-teorema-tangentes-congruentes
[5] https://www.matetam.com/glosario/definicion/angulo-inscrito-un-circulo
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[7] https://www.matetam.com/glosario/definicion/diametro-un-circulo
[8] https://www.matetam.com/glosario/definicion/mediatriz
[9] https://www.matetam.com/glosario/definicion/lugar-geometrico
[10] https://www.matetam.com/glosario/teorema/gbc-teorema-mediatrices-cuerdas-concurrentes
[11] https://www.matetam.com/glosario/definicion/potencia-un-punto-respecto-a-una-circunferencia
[12] https://www.matetam.com/glosario/definicion/semejanza-geometria
[13] https://www.matetam.com/glosario/definicion/media-proporcional
[14] https://www.matetam.com/glosario/teorema/gbc-teorema-del-radio-y-tangente
[15] https://www.matetam.com/glosario/definicion/radian
[16] https://www.matetam.com/glosario/teorema/gbc-teorema-angulo-central-doble-que-inscrito
[17] https://www.matetam.com/glosario/teorema/gbc-teorema-inscritos-mismo-arco-mismo-angulo
[18] https://www.matetam.com/glosario/definicion/cuerda-un-circulo
[19] https://www.matetam.com/glosario/definicion/secante
[20] https://www.matetam.com/glosario/teorema/gbc-teorema-cuerdas-iguales-arcos-iguales
[21] https://www.matetam.com/glosario/definicion/angulo-exterior-a-un-circulo
[22] https://www.matetam.com/glosario/teorema/gbc-teorema-del-angulo-semi-inscrito
[23] https://www.matetam.com/glosario/definicion/cuadrilatero-circunscrito
[24] https://www.matetam.com/glosario/definicion/angulo-externo-un-triangulo