Investigación de matemática
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- ¿Qué es exponentes, raíces y radicales?
- Potencia de base real y exponente entero
Toda potencia de exponente negativo es igual a la unidad dividida por la misma potencia con exponente positivo.
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Sea a un número real a * * y n un número natural distinto del cero n * * - { 0 } se define potencia de base a y exponente n a:
a n = a · a · · · · · a 
.
Potencia de exponente cero
Si a es un número real distinto de cero, se define:
.
a0 = 1
Entonces podemos decir que todo número real diferente a 0, elevado a cero va hacer igual a 1.
Se llaman ecuaciones exponenciales a las ecuaciones en las que en algún miembro aparece una expresión exponencial (potencia de base constante (número) y exponente variable (x, y, etc).
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Se resuelven aplicando las propiedades de las potencias y teniendo en cuenta:
.

Es necesario comprobar la validez de la solución obtenida.
.
Por ejemplo:
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a) 32-x2 = 3
b) 42x+1 = (0,5)3x+5
.
- Raíces de números reales.
En general, se define la raíz cuadrada de un número a como otro número b tal que b2 = a.
Igualmente, se define raíz n-sima de un número a al número b tal que bn = a
Y escribimos:

El número a se llama radicando y el número n, índice.
Por ejemplo,

La radicación es la operación inversa de la potenciación.
Llamamos raiz n-ésima de un número dado a al número b que elevado a n nos da a.

1.- Clasificación de radicales
2.- Propiedades
Los radicales tienen una serie de propiedades, que debemos conocer y utilizar con soltura. Todas ellas son consecuencia inmediata de conocidas propiedades de las potencias. Veámoslas una a una, estudiando su significado en algunos ejemplos, y viendo sus aplicaciones.
Primera:

Ejemplos:

Esta propiedad tiene dos importantes aplicaciones:
simplificar radicales tal y como se ha visto en los ejemplos anteriores;
conseguir que dos o más radicales tengan el mismo índice (reducir a índice
común).

Segunda:

Ejemplos:

Esta propiedad tiene dos aplicaciones importantes:
sacar un factor fuera de la raíz;

de modo contrario, juntar varios radicales en uno solo.

Tercera:

Ejemplos:

Esta propiedad, junto con la primera y segunda, sirve para poner productos y cocientes de radicales bajo una sola raíz.

Cuarta:

Ejemplos:

Quinta:

Ejemplos:
Propiedades mejor explicadas
1. Raíz de una raíz:
Por ejemplo, 
2. Raíz de una potencia:
Por ejemplo, 
3. Simplificación:
Por ejemplo, 
4. Raíz de un producto:
Por ejemplo, 
Esta propiedad es útil para sacar un factor de una raíz:
5. Raíz de un cociente:
Por ejemplo, 
6. Suma de radicales:
Por ejemplo, 
Sin embargo, otro tipo de sumas con radicales no se puede simplificar. Es el caso, por ejemplo, de
que hay que dejarla indicada o calcular sus aproximaciones decimales y sumar sus resultados. Lo mismo sucede con la expresión
Sin embargo, la expresión
sí se puede simplificar porque, operando con los radicales, se obtienen radicales semejantes:
3.- Raíz de un producto, un cociente y de una potencia
Producto
La raíz de un producto es el producto de las raíces.
→ 
Cociente
La raíz de un cociente es el cociente de las raíces.
→ 
Potencia
4.- Exponente fraccionario
Las potencias de exponente fraccionario verifican las mismas propiedades que las potencias de exponente entero.
Una potencia de exponente fraccionario es equivalente a un radical. 
Fijándonos en el primer ejemplo anterior es razonable definir:

porque, recordando la regla de calcular la potencia de otra potencia:
(81/3)3 = 81/3 * 3 = 81 = 8
En general, se define

ya que
(a1/n)n = a1/n * n = a1 = a
De forma similar se define:
5.- Reducción de radicales
Teniendo en cuenta que es fácil reducir varios radicales a otros que tengan el mismo índice pues hasta multiplicar cada índice y el exponente de la cantidad subrradical por el número apropiado.
La reducción de radicales de un índice común es utilizar en la multiplicación y en la división de expresiones con radicales; también se aplica esta operación cuando se trata de comparar numéricamente varios radicales sin hacer las correspondientes extracciones de raíces. Reducir los radicales siguientes a otros equivalentes del mismo índice.

m. c. i.= 12

Para conseguir que varios radicales se transformen en otros con el índice común, se halla el mínimo común múltiplo, m, de los índices y se transforma cada uno de ellos en otro con índice m.
Por ejemplo, para
 |
el m.c.m.(4, 6, 3) = 12. Por tanto:
 |
Los radicales
tienen el mismo índice y son respectivamente iguales a los tres iniciales.
6.- Simplificación de radicales
Cuando la cantidad subradical contiene factores cuyo exponente es divisible por el índice.
Para simplificar radicales se procede de la siguiente manera:
1. Se factoriza el subradical: de los radicales solo se pueden sacar factores.
2. La parte numérica se descompone en factores de tal forma que los más sean
potencias con exponentes múltiplos del índice de la raíz: para luego poder sacar del radical dichas potencias al dividir el exponente por el índice
3. La parte literal se descompone de tal manera que se exprese la mayor parte posible con exponentes múltiplos del índice de la raíz
Ejm.
Simplificar:
.
Cuando la cantidad subradical es una fracción
.
1. Se factoriza el subradical: de los radicales solo se pueden sacar factores.
2. La parte numérica se descompone en factores de tal forma que los más sean
potencias con exponentes múltiplos del índice de la raíz: para luego poder sacar del radical dichas potencias al dividir el exponente por el índice
3. La parte literal se descompone de tal manera que se exprese la mayor parte posible con exponentes múltiplos del índice de la raíz
4. Se multiplica tanto el numerador como el denominador por la cantidad necesaria que haga que el denominador tenga raíz exacta
.
Si m p l i f i c a r :
.
Cuando los exponentes de los factores de la cantidad subradical y el índice tienen un divisor común
.
1. Se expresan los coeficientes numéricos en potencias de sus factores primos.
2. Se expresa la raíz como un producto de potencias (escribiendo las potencias con exponentes fraccionarios cuyo numerador es el exponente de la cantidad subradical y cuyo denominador es el índice de la raíz)
3. Se simplifican los exponentes
4. Se transforma la potencia en su equivalente radical
.
Si m p l i f i c a r :



*Baldor, Lycos sistem, Precálculo21, Simplificación de radicales
Adición y Sustracción
La suma o la resta de radicales semejantes es otro radical semejante a los dados, cuyo coeficiente es igual a la suma o la resta de los coeficientes de los radicales sumados o restados.

Ejemplo:

Si los radicales no son semejantes, la suma se deja indicada.
Ejemplo:

Multiplicación
El producto de radicales, con el mismo índice, es igual a otro radical cuyo coeficiente y radicando son iguales, respectivamente, a los productos de los coeficientes y radicandos de los factores.

Ejemplo:

División
El cociente de dos radicales con el mismo índice, es igual a otro radical, cuyo coeficiente y radicando son iguales, respectivamente, al cociente de los coeficientes y radicandos de los radicales dividendo y divisor.

Ejemplo:

Potenciación y Radicación
La potencia de un radical es igual a otro radical, cuyo coeficiente y radicando están elevados a dicha potencia.

Ejemplo:

Es importante observar que al elevar al cuadrado un radical de índice 2, se obtiene el radicando.

Ejemplo:

- Racionalización de radicales en el denominador
- Radicales simples y compuestos.
*Geocites, Potencias, consultada el 19/10/05,
http://www.comenius.usach.cl/webmat2/conceptos/desarrolloconcepto/potencias_desarrollo.htm
.
*Geocities, Exponentes
http://espanol.geocities.com/jefranco_2000mx/EXPONENTES.htm
.
*Miguel Angel Cabezón Ochoa, Descartes 3D, Ministerio de Educación y Ciencia. Año 2004, Potencias
http://descartes.cnice.mecd.es/3_eso/Potencias_mac/potencias1.htm
.
*Wanadoo, El rincón del vago, Números reales
http://html.rincondelvago.com/numeros-reales.html
.
*Descartes 3D, Radicales
http://descartes.cnice.mecd.es/3_eso/Radicales/indice.htm
.
*Leoncio Santos Cuervo, Descartes, Ecuaciones exponenciales
http://www.cnice.mecd.es/Descartes/Bach_HCS_1/Ecuaciones_exponenciales_y_logaritmicas/Ecu_exp.htm
.
*Tema 3. ecuaciones logarítmicas y exponenciales
http://personales.com/espana/madrid/Apuntes/TEMA%203.htm
.
*Wanaoo, El rincón del vago, Radicales y raíces
http://html.rincondelvago.com/radicales-y-raices.html
.
*Descartes 3D, Miguel Angel Cabezón Ochoa, Radicales
http://descartes.cnice.mecd.es/3_eso/Radicales/radicales2.htm
.
*Fernando Arias Fernández-Pérez, Descartes 2D, Potencias: exponentes fraccionarios.
http://descartes.cnice.mecd.es/3_eso/Potencias/potencias33.htm
.
*Claudia, Monografias.com, Radicales
http://www.monografias.com/trabajos10/radic/radic.shtml
.
*Fernando Arias Fernández-Pérez, Descartes, Potencias de exponente y fraccionario. Raices
http://www.cnice.mecd.es/Descartes/3_eso/Potencias/Potencias33.htm
.
*Fernando Arias Fernández-Pérez, Descartes 2D, Potencias: exponentes fraccionarios.
http://descartes.cnice.mecd.es/3_eso/Potencias/potencias33.htm
.
*Ciencias.bc, Propiedades de los radicales
http://ciencias.bc.inter.edu/smejias/algebra/conferencias/Propiedades%20de%20los%20radicales.htm
.
*Wanadoo, El rincón del vago, Teoría de exponentes y radicales
http://html.rincondelvago.com/radicales_2.html
.
*MSN Encarta, Enciclopedia Microsoft® Encarta® Online 2005, Radical
http://es.encarta.msn.com/encyclopedia_961546255/Radical_(matem%C3%A1ticas).html
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2. ¿Qué son los números reales?
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- Propiedades del conjunto de los números reales
Propiedades de los números reales (en la adición):
a.-) Propiedad conmutativa: en la adición de números reales, el orden del os sumandos no altera la suma. Es decir, si a y b son los números reales, entonces = a + b = b + a , por lo anterior se dice que la adición de números reales tiene la propiedad conmutativa.
b.-) Propiedad asociativa: en la adición de números reales, la forma de agrupar los sumandos no altera la suma. Es decir, si a, b y c son números reales, entonces a + b + c = (a + b) + c = a + (b + c), por lo anterior, se dice, que la adición de números reales tiene la propiedad asociativa.
c.-) Existencia de elemento neutro: en el conjunto R de los números reales, el número real cero (0) es el elemento identidad o neutro para la adición porque la suma de cualquier número a y 0 es 0. es decir, si a es un número real, entonces: a + 0 = 0 + a = a.
d.-) Existencia de elementos simétricos opuestos: para cualquier número real existe otro número real –a, llamado opuesto de a, tal que: a + (-a) = 0. Así: la suma de un número real y su opuesto es igual a cero (0), el elemento identidad o neutro para la adición. Por ejemplo: –√2 = –(–√2) = √2.
Las propiedades de los números reales (en la sustracción):
a.-) Si a y b son números reales, entonces su diferencia a- b es un número real. Por satisfacer esta propiedad se dice que el conjunto de números reales es cerrado respecto a la sustracción.
b.-) La sustracción de números Reales no es conmutativa. Observa la localización de 3 – √2 y √2 – 3 en la recta real.
c.-) La sustracción de números reales no es asociativa. Observa:
(3·√2 – √2) – 3·√2 = 2·√2 = 3·√2 – 3·√2 = – √2
3·√2 – (√2 – 3·√2) = 3·√2 – (–2·√2) = 5·√2
como – √2 ¹ 5·√2 , entonces
(3·√2 – √2) – 3·√2 ¹ 3·√2 – (√2 – 3·√2)
d.-) El número real cero (0) es un elemento identidad o neutro por la derecha para la sustracción. Observa que la diferencia de cualquier número a menos 0 es igual al numero a: √2 – 0 = √2; p - 0 = p ; (3·√2 – √2) – 0 = (3·√2 – √2). Pero cero no es elemento identidad o neutro por la izquierda. En efecto, 0 – a ¹ a; 0 – 2 ¹ 2, 0 - √3 ¹ √3.
Propiedades de los números reales (en la sustracción):
a.-) si a y b son números reales, entonces su producto a·b es un número real. Por satisfacer esta propiedad, se dice que el conjunto de números reales es cerrado respecto a la multiplicación.
b.-) Propiedad conmutativa: en la multiplicación de números reales, la forma de agrupar los factores no altera el producto. Es decir, si a y b son dos números reales, entonces: a·b = b·a.
c.-) Propiedad asociativa: en la multiplicación de números reales, la forma de agrupar los factores no altera el producto. Es decir, si a y b son dos números reales, entonces: a·b·c = (a·b)·c = a·(b·c)
d.-) Existencia de elemento identidad o elemento neutro: en el conjunto R de los números reales, el número real uno (1) es el elemento identidad o neutro para la multiplicación porque el producto de cualquier número a por 1 es a. Es decir, si a es un número real, entonces: a·1 = 1·a = a.
e.-) Existencia de elemento simétrico o inverso: para cualquier número real no nulo a, existe otro número real 1/a = a-1, llamamos inverso de a tal que: a · 1 / a = 1 ó a · a-1 = 1.
f.-) Propiedad distributiva con respecto a la adición: así, multiplicar un número real por una suma indicada de números por cada uno de los sumandos y luego sumar los productos obtenidos. Es decir, si a, b y c son números reales, entonces:
(a + b)·c = a·c + b·c
a·c + b·c = (a +b)·c
g.-) Factor cero: todo número multiplicado por cero da cero. Es decir, si a es un número real entonces: a·0 = 0; 3·0 = 0; 5·0 = 0, 375·0 = 0, (-4)·0 = 0.
Propiedades de los números reales en la división:
a.-) si a y b son números reales, con b no nulo (b ¹ 0), entonces su cociente a / b ó a ¸ b es un número real. Por satisfacer esta propiedad se dice que el conjunto de números reales es cerrado respecto a la división, con divisor no nulo.
b.-) La división de números reales no es conmutativa. Observe que: 8 ¸ 2 ¹ 2 ¸ 8.
c.-) La división de números reales no es asociativa: observa que:
(16 ¸ 4) ¸ 2 = 4 ¸ 2 = 2
16 ¸ (4 ¸ 2) = 16 ¸ 2 = 8
y como 2 ¹ 8 entonces: (16 ¸ 4) ¸ 2 ¹ 16 ¸ (4 ¸ 2)
d.-) El número real uno (1) es elemento identidad por la derecha para la división. Observa que el cociente de cualquier número real a entre 1 es igual al número a: a ¸ 1 = a
√2 ÷ 1 = √2; 2 + √3 = 2 + √3; (2 - r) ÷ 1 = (2 - r)
1
pero 1 no es elemento identidad por la izquierda:

e.-) El divisor en una división siempre debe se diferente de cero..
Para trabajar con números decimales infinitos o números decimales largos, se les aproximan a otros números mediante el truncamiento o el redondeo (ambas cosas las realizan las calculadoras).
TRUNCAR un número significa suprimir les cifres a partir de una determinada.
REDONDEAR un número es conseguir la mejor aproximación con otro que tenga una cantidad determinada de cifras decimales, y depende de la cifra situada a la derecha de la última no suprimida. H
Si un número lo queremos redondear con n cifras decimales y la cifra decimal n+1 es mayor o igual a 5 entonces la cifra enésima se aumenta una unidad, es decir se redondea por exceso. En caso contrario se deja la que estaba, es decir se redondea por defecto.
Ejemplo:
Número | Nº de cifras decimales de la aproximación | Truncamiento | Redondeo |
2,33375689..... | 3 | 2,333 | 2,334 |
5,67587654..... | 3 | 5,675 | 2,676 |
0,01199453.... | 4 | | |
ERRORES: ABSOLUTO Y RELATIVO
En el truncamiento y redondeo de los números y en las aproximaciones de las medidas de magnitudes se producen errores.
ERROR ABSOLUTO *a es el valor absoluto de la diferencia entre el valor exacto y la aproximación:
*a 
ERROR RELATIVO *r es el cociente entre el error absoluto y el valor absoluto del número exacto:
*r = 
también se expresa en porcentaje *r = 
.
- Operaciones con números reales: adición, sustracción, multiplicación, división
Adición de números reales:
La adición de números reales es una operación que asocia a cada par de números reales a y b, llamados sumandos, un único número real c, llamado suma de a y b- la adición es una función definida así:
+:R x R à R
(a, b) à c = a + b
suma sumandos
Sustracción de números reales:
Es la operación inversa de la adición. Mientras en la adición se dan los sumandos y se trata de calcular la suma:
a + d = m
sumandos suma
en la sustracción se da la suma, llamada ahora minuendo y un sumando llamado sustraendo y se trata de calcular el otro sumando llamado diferencia:
m – a = d
minuendo diferencia
sustraendo
la diferencia d = m – a se calcula sumando al minuendo m el opuesto del sustraendo a:
d = m – a = m + (–a)
Multiplicación:
La multiplicación de números reales es una operación que asocia a cada par de números reales a y b, llamados factores; un único número real c, llamado producto de a y b. La multiplicación es una función definida así:
R x R à R
(a, b) à c = a . b
producto factores
División de números reales:
la división es la operación inversa de la multiplicación, mientras en la multiplicación se dan los factores y se trata de calcular el producto:
a . b = c
factores producto
en la división se da el producto llamado ahora dividendo y un factor llamado ahora divisor y se trata de calcular el otro factor, llamado cociente:
c/a = c + a = b, (a ≠ 0) ó c/b = c + b = a, (b ≠ 0)
en la división tenemos que:
a + b = c si y sólo si a = c * b
Potenciación de números reales:
Una adición de sumandos iguales, se conviene en escribirlo en forma de producto, así tenemos:
En forma similar, una multiplicación de factores iguales se conviene escribirlo en forma exponencial. Así tenemos:
3·3·3·3 = 34 ; 7·7·7·7·7 = 75
El pequeño número colocado en la parte superior derecha del factor que se repite es denominado exponente. El exponente indica el numero de veces que el factor se repite. El factor que se repite recibe el nombre de base.
El símbolo completo de base y exponente: base exponente, recibe el nombre de potencia. Así, 34 es la cuarta potencia de tres y 75 es la quinta potencia de siete.
En general, si b es un número real y n un número entero positivo, entonces bn se le llama una potencia de base b y significa el producto de b por sí mismo n veces, es decir:

Por ejemplo:
52 = 5 · 5 = 25 la base 5 se multiplica por si misma 2 veces
La potencia de exponente 2 recibe el nombre de cuadrado. Así: 32 se lee "tres al cuadrado" o "el cuadrado de tres".
La potencia de exponente 3 recibe el nombre de cubo. Así p ³ se lee "pi al cubo" ó "el cubo de pi".
La potencias de exponentes 4, 5, 6 . . . reciben el nombre de cuarta, quinta, sexta, . . . potencia. Así: (2 - √5)4 : "cuarta potencia de2 - √5" ó "2 - √5 a la cuarta".
Se conviene en lo siguiente:
- La potencia de base un número real no nulo y de exponente cero es uno : a0 = 1, a ¹ 0.
- La potencia de base un número real y exponente uno es el mismo numero real: b1 = b
Así : 101 = 10; (√2 – 3)1 = √2 – 3; p 1 = p .
Radicación de Números Reales:
La radicación es uno de las operaciones inversas de la potenciación. Mientras en la potenciación se dan la base y el exponente y se trata de calcular la potencia :
exponente
bn = ?
base potencia
La funcion valor absoluto esta definida de la siguiente manera:

Graficamente la función IxI es

Si x es positivo no afecta la función en el número
Si x es negativo la función "lleva al numero" a su inverso aditivo
El valor absoluto de un número real nunca es negativo
Al valor absoluto de un número también se le denomina Módulo
Antes de resolver algunos ejercicios veamos algunas propiedades básicas del valor absoluto. Es claro que la definición de valor absoluto que

- Propiedades
- Intervalos en R
Intervalos son conjuntos de números reales que coinciden con tramos de la recta real. Para ello hay una notación específica. Hay distintos tipos de intervalos:
Intervalos abiertos:
{ x / 3 < style="FONT-FAMILY: Georgia">
{ x / x < style="FONT-FAMILY: Georgia">
{ x / x > 3 } = ( 3, * )
Intervalos cerrados:
{ x / 3 * x * 7 } = [ 3, 7 ]
Intervalos semiabiertos por la derecha o semicerrados por la izquierda:
{ x / 3 * x < style="FONT-FAMILY: Georgia">
{ x / x * 3 } = [ 3, * )
Intervalos semiabiertos por la izquierda o semicerrados por la derecha:
{ x / 3 < style="FONT-FAMILY: Georgia">
{ x / x * 7 } = ( - *, 7 ]
-
*Wanadoo, El rincón del vago, Números reales
http://html.rincondelvago.com/numeros-reales.html
.
*Números irracionales, Jorge L. Castillo T.
http://www.monografias.com/trabajos15/numeros-irracionales/numeros-irracionales.shtml
.
*Wanadoo, El rincón del vago, Aplicaciones matemáticas
http://html.rincondelvago.com/aplicaciones-matematicas.html
.
3. ¿Cómo calculo el perímetro y área de las distintas figuras geométricas?
Perímetro
.
El perímetro del cuadrado es equivalente a la suma de todos los lados del cuadrado.
.
P = l + l + l + l = 4 l
.
Área
.
El área del cuadrado es igual a:
.
l2 
.
Perímetro
.
El perímetro del rectángulo es equivalente a la suma de todos los lados del rectángulo.
.
P = 2a + 2b = 2 (a + b)
.
Área
.
El área del rectágulo es igula a:
.
a.b
.
Perímetro
.
El perímetro del Triángulo es equivalente a:
.
P = a + b +c
.

.
Área
.
El área del triángulo es igual a:
.

Perímetro
.
El perímetro del paralelogramo es equivalente a:
.
P = 2 (b + a)
.
Área
.
El área del paralelogramo es igual a:
.
b.h
.
Perímetro
.
El perímetro del trapecio es equivalente a la suma de todos los lados del trapecio.
.
P = a + b + c + d
.
Área
.
El área del trapecio es igual a:
.

.
Perímetro
.
El perímetro del rombo es equivalente a:
.
P = 4l
.
Área
.
El área del rombo es igual a:
.

.
Perímetro
.
El perímetro del pentágono es equivalente a:
.
P = 5l
.
Área
.
El área del pentágono es igual a:
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Área del pentágono = (perímetro.apotema) / 2
.
Perímetro
.
El perímetro del hexágono es equivalente a:
.
P = 6l
.
Área
El área del hexágono es igual a:
.
Área del hexágono = (perímetro.apotema) / 2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Longitud
.
La longitud del círculo es igual a:
.
L = 2*PI*Radio
.
Área
.
El área del círculo es igual a:
,
un círculo = pi r2
*Tablas Matemáticas de David: Áreas, Volúmenes, Áreas de Superficie
http://www.math2.org/math/geometry/es-areasvols.htm
.
*Agustín Muñoz Núñez, Descartes 2D, Ministerio de Educación y Ciencia, Figuras Geométricas en el Plano
http://descartes.cnice.mecd.es/3_eso/Figuras_geometricas_del_plano/Indice%20de%20figugeo.htm
.
*Arakis.es, Pentágono
http://www.arrakis.es/~bbo/geom/pent1.htm
.
*Arakis.es, Hexágono
http://www.arrakis.es/~bbo/geom/hexa1.htm
.
*Educared.cl, Perímetros y áreas de figuras semejantes
http://www.educared.cl/e5_area_semejantes.htm
.
4. ¿Cómo calculo el volumen, área lateral y total de los diferentes sólidos?
.
Volumen de un cubo
.
un cubo = a3 
.
Área total de un cubo
.
un cubo = 6 a2
.
Volumen de un prisma
un prisma rectangular = a b c
.
un prisma irregular = b h
Área total de un prisma
un prisma:
(área lateral) = perímetro (b) L
(área total) = perímetro(b) L + 2b
Volumen de una pirámide
una pirámide = (1/3) b h
un cilindro = b h = pi r2 h
un cono = (1/3) b h = (1/3) pi r2 h
Volumen de una esfera
una esfera = (4/3) pi r3
Área total de una esfera
una esfera = 4 pi r2
*Tablas Matemáticas de David: Áreas, Volúmenes, Áreas de Superficie
http://www.math2.org/math/geometry/es-areasvols.htm