3. Desplegando el Cono: Su Red y el Cálculo del Área

Desplegando el cono: su red y cálculo de área

Idea clave: desarmando el cono

Imagina que podemos tomar un cono de papel, como un gorro de cumpleaños, y desarmarlo. Si lo cortamos por su lado inclinado, llamado generatriz, y lo aplanamos, obtenemos su red.

La red del cono permite observar todas sus superficies en dos dimensiones y es la clave para calcular su área.

La red del cono se compone de dos figuras conocidas:

  • Un círculo, que corresponde a la base.
  • Un sector circular, que corresponde a la superficie lateral.

Representación esquemática de la red del cono

Al desplegar un cono se obtiene un sector circular y un círculo. El radio del círculo es \(r\), mientras que el radio del sector circular corresponde a la generatriz \(g\).

Red de un cono Red formada por un sector circular lateral y una base circular. g arco = 2πr Superficie lateral sector circular r Base círculo de radio r

La longitud del arco del sector circular coincide con el perímetro de la base del cono, es decir, \(2\pi r\).

Fórmulas del área del cono

Para calcular el área total de un cono, se suman el área de la base y el área lateral.

  1. Área de la base: corresponde al área del círculo. \[ A_B = \pi r^2 \]
  2. Área lateral: corresponde al área del sector circular. \[ A_L = \pi r g \]
  3. Área total: corresponde a la suma de las dos áreas anteriores. \[ A_T = A_B + A_L \] \[ A_T = \pi r^2 + \pi r g \]

Un atajo útil

En la fórmula del área total, ambos términos tienen el factor común \(\pi r\):

\[ A_T = \pi r^2 + \pi r g \]

Al factorizar, se obtiene:

\[ A_T = \pi r(r+g) \]

Esta forma suele ahorrar tiempo, porque se multiplica por \(\pi\) una sola vez.

Atención: área y superficie

Cuando el enunciado pide calcular o determinar el área, se refiere a encontrar una medida numérica en unidades cuadradas, como cm², m², mm² o km².

  • “Calcula el área total del cono”.
  • “Determina el área de su superficie lateral”.

En cambio, se usa la palabra superficie para describir la “piel” del sólido, sin necesariamente pedir un valor numérico.

  • “La superficie del cono está formada por un sector circular al desplegarla”.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: área total con radio y generatriz

Calcula el área total de un cono con radio \(4\) cm y generatriz \(10\) cm.

Usamos la fórmula:

\[ A_T = \pi r(r+g) \]

Sustituimos \(r=4\) y \(g=10\):

\[ A_T = \pi(4)(4+10) \] \[ A_T = 4\pi \cdot 14 \] \[ A_T = 56\pi \text{ cm}^2 \]

Respuesta: el área total del cono es \(56\pi\text{ cm}^2\), aproximadamente \(175{,}93\text{ cm}^2\).

Ejemplo 2: área total con área de la base conocida

Se tiene un cono cuya área de base es \(9\pi\text{ cm}^2\) y cuya generatriz mide \(8\) cm. Calcula el área total del cono.

Primero encontramos el radio usando el área de la base:

\[ A_B = \pi r^2 \] \[ 9\pi = \pi r^2 \]

Dividimos por \(\pi\):

\[ 9 = r^2 \] \[ r = 3 \]

Entonces, el radio mide \(3\) cm.

Ahora calculamos el área lateral:

\[ A_L = \pi r g \] \[ A_L = \pi(3)(8) \] \[ A_L = 24\pi \text{ cm}^2 \]

Sumamos el área de la base y el área lateral:

\[ A_T = A_B + A_L \] \[ A_T = 9\pi + 24\pi \] \[ A_T = 33\pi \text{ cm}^2 \]

Respuesta: el área total del cono es \(33\pi\text{ cm}^2\), aproximadamente \(103{,}67\text{ cm}^2\).

Ejercicios de práctica

Cuidado: altura y generatriz no son lo mismo

Lee siempre con atención si el problema entrega la altura \(h\) o la generatriz \(g\).

Si conoces el radio y la altura, pero no la generatriz, debes usar el teorema de Pitágoras:

\[ g^2 = h^2 + r^2 \]
Nivel 1: cálculos básicos con generatriz conocida o calculable

Nivel 1 - Ejercicio 1

Calcula el área total de un cono de radio \(3\) cm y generatriz \(5\) cm.

Nivel 1 - Ejercicio 2

Calcula el área total de un cono de radio \(6\) cm y generatriz \(10\) cm.

Nivel 1 - Ejercicio 3

Calcula el área total de un cono de radio \(2\) cm y altura \(4\) cm.

Nivel 1 - Ejercicio 4

Calcula el área total de un cono de radio \(5\) cm y altura \(12\) cm.