Difícil
Polígonos regulares
UNI · 2026

Ejercicio de Geometría — UNI

Un pentágono regular ABCDE está inscrito en una circunferencia de centro O. Con centro en el vértice A y radio AO‾\overline{AO} se traza la circunferencia C1C_1, que interseca el arco AE en el punto P. Del vértice E, se traza el segmento tangente EQ‾\overline{EQ} a la circunferencia C1C_1 (Q punto de tangencia). Y con centro en E y radio EQ‾\overline{EQ}, se traza la circunferencia C2C_2, que interseca el arco ED en el punto M. Calcule en grados sexagesimales la medida del arco MEP.

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Idea clave: el arco pedido MEP se puede partir en dos arcos consecutivos, PE y EM, y conviene atacarlos por separado: el primero con un triángulo equilátero escondido, y el segundo reconociendo el lado de un decágono regular.

1. Hallando el arco PE. Como AP=AO=RAP=AO=R (ambos son radios de C1C_1) y también OP=ROP=R (radio de la circunferencia original), el triángulo AOP tiene sus tres lados iguales a R: es equilátero, y por tanto m∠AOP=60∘m\angle AOP=60^\circ.

2. El pentágono regular divide la circunferencia en 5 arcos iguales, cada uno de 360∘5=72∘\dfrac{360^\circ}{5}=72^\circ, así que el arco AE mide 72∘72^\circ y el ángulo central m∠AOE=72∘m\angle AOE=72^\circ.

3. Como el ángulo ∠AOP=60∘\angle AOP=60^\circ está "dentro" del ángulo ∠AOE=72∘\angle AOE=72^\circ (P está sobre el arco AE), el arco restante es mPE^=72∘−60∘=12∘m\widehat{PE}=72^\circ-60^\circ=12^\circ.

4. Hallando el arco EM. En el triángulo rectángulo AQE (recto en Q, por ser EQ tangente a C1C_1 y por tanto perpendicular al radio AQ en el punto de tangencia): el cateto AQ=RAQ=R (radio de C1C_1), y la hipotenusa AEAE es el lado del pentágono regular, L5=R210−25L_5=\dfrac{R}{2}\sqrt{10-2\sqrt5}.

5. Por Pitágoras, el otro cateto EQ=AE2−AQ2=(R210−25)2−R2EQ=\sqrt{AE^2-AQ^2}=\sqrt{\left(\dfrac{R}{2}\sqrt{10-2\sqrt5}\right)^2-R^2}. Al desarrollar esta expresión se llega a EQ=R2(5−1)EQ=\dfrac{R}{2}(\sqrt5-1).

6. Esta expresión es, por definición, exactamente el lado del decágono regular inscrito en una circunferencia de radio R: L10=R2(5−1)L_{10}=\dfrac{R}{2}(\sqrt5-1). Como EM=EQEM=EQ (mismo radio de C2C_2), concluimos que EM es también un lado de decágono, y su arco correspondiente mide 360∘10=36∘\dfrac{360^\circ}{10}=36^\circ.

7. Finalmente, sumamos los dos arcos consecutivos: mMEP^=mPE^+mEM^=12∘+36∘=48∘m\widehat{MEP}=m\widehat{PE}+m\widehat{EM}=12^\circ+36^\circ=48^\circ.

Respuesta: E) 48