El
área es una medida de la extensión de una
superficie, expresada en unidades de medida denominadas superficiales. Para superficies planas el concepto es más intuitivo. Cualquier superficie plana de lados rectos puede
triangularse y se puede calcular su área como suma de las áreas de dichos triángulos. Ocasionalmente se usa el término "área" como sinónimo de superficie, cuando no existe confusión entre el concepto geométrico en sí mismo (superficie) y la magnitud métrica asociada al concepto geométrico (área).
Sin embargo, para calcular el área de superficies curvas se requiere introducir métodos de
geometría diferencial.
Para poder definir el área de una superficie en general –que es un concepto
métrico–, se tiene que haber definido un
tensor métrico sobre la superficie en cuestión: cuando la superficie está dentro de un
espacio euclídeo, la superficie hereda una estructura métrica natural inducida por la métrica euclídea.
La idea de que el área es la medida que proporciona el tamaño de la región encerrada en una
figura geométrica proviene de la antigüedad. En el
Antiguo Egipto, tras la crecida anual de río
Nilo inundando los campos, surge necesidad de calcular el área de cada parcela agrícola para restablecer sus límites; para solventar eso, los egipcios inventaron la
geometría, según
Heródoto.
[1]
El modo de calcular el área de un polígono como la suma de las áreas de los triángulos, es un método que fue propuesto por primera vez por el sabio griego Antifón hacia el año 430 a. C. Hallar el área de una figura curva entraña más dificultad. El
método de agotamiento consiste en inscribir y cincunscribir polígonos en la figura geométrica, aumentar el número de lados de dichos polígonos y hallar el área buscada. Con este sistema, que se conoce como
método de exhausción de
Eudoxo, consiguió hallar la fórmula para calcular el área de un
círculo. Dicho sistema fue empleado tiempo después por
Arquímedes para resolver otros problemas similares,
[2] así como el cálculo aproximado del
número π.
[editar] Área de figuras planas
[editar] Área de un triángulo
- El área de un triángulo es igual al semiproducto entre la longitud de una base y la altura relativa a esta:[3]
![A =\frac{b\cdot h}{2}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uMzRn9n03BkJxhhrEE99FAvpzbmI-gb8-55dXpZ04t8hcswbHgC2qZgqvuZMy8et4foqsxjRiuQzY1aH_URcY9Q-1VLPZ2ZGWVHvJaqyl6KGtByX0gla8NAkTPH51JIUyPTjhAtU-3ZQQjfVV-=s0-d)
- donde b es la base del triángulo y h es la altura correspondiente a la base. (se puede considerar cualquier lado como base)
- Si el triángulo es rectángulo, la altura coincide con uno de los catetos, con lo cual el área es igual al semiproducto de los catetos:
- donde a y b son los catetos.
- donde a, b, c son los valores de las longitudes de sus lados, s = ½ (a + b + c) es el semiperimetro del triángulo.
- donde a es un lado del triángulo.
[editar] Área de un cuadrilátero
![A = \frac {\overline{AC} \cdot \overline{BD} \cdot \sin \theta}{2}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uurfq8Yc1nmaBHSN7LhUDgnOMLnnDsCrQYzLf4xcgQzDNO4QrrvYZ7tdfwX19rY-Gw6H92O70co16HJVWu4EjTSh1LytL6JOgsrTF7R6vtX6_xfGkRZcNUV9wDR14KVzevB3UnG2B02STFrfU4Eg=s0-d)
- El área también se puede obtener mediante triangulación:
![A = \frac {a \cdot d \cdot \sin \alpha + b \cdot c \cdot \sin \gamma}{2}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_v2xBFotDAkE3aXs4T1rD-K-o0IRhYpyUh9mdAemgoO0hIM9Z7ao0jiE325Xohtfyij9QrU7LoIJ4l2tJn27vJraMa59QlVlWp2SZxGFedYVD9Y3dc0mvvp5z-80l_FEChkX8YXCZ4J6KVkm8Am3g=s0-d)
- Siendo:
el ángulo comprendido entre los lados
y
.
el ángulo comprendido entre los lados
y
.
- El rectángulo es un paralelogramo cuyos ángulos son todos de 90º, y el área es igual al producto de dos de sus lados contiguos a y b:[3]
![A = a \cdot b \,](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_t3eJ_mS5at2QoJYV8rOvitsvICNIllOrboJgzSlR-ZSSChI2-JKvvK2sUdMEj63WPmdG_qAL6Y_ScnkfZXRhFmvrUvM58QJ26xz_YpNDRuwdNSGcajSVzGiPf9uo03FV08RuH_MBBszA-PztT4ag=s0-d)
- El rombo es un paralelogramo, cuyos 4 lados son iguales, y tiene su área dada por el semiproducto de sus dos diagonales:
![A = \frac{\overline{AC} \cdot \overline{BD}}{2}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sOIWtWnL2GVGuJ9qKXjvg1XW8wMWNXg8ZvI9NhcqXV7SJpjS5bWrITyLQbuCEPwsbufls4QCkgPHNXmjywHAZ32dwrrMBAPXXWyfvigSohb55LXN2Qm7yaNbRqJW2KItY3fEXwttq4bZomiYvJ=s0-d)
- El cuadrado es el polígono regular de cuatro lados; es a la vez un rectángulo y un rombo, por lo que su área puede ser calculada de la misma manera que la de estos dos. En particular, dado que sus lados son iguales, se usa la fórmula:[3]
![A = a \cdot a \, = a^2](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_soCly6z1ytXx3iT5dklUAlo7rCurfx11OZ06JTZlfa770DIpbKA7MhvxfD8aCB1dr00tP2rZv6AHE728QyduGhB8jvr7hrRGMMEdwFr6_5ROGZjF57cS2Emu9MOf56iLD4sJ6qGGRtqSdZo6ALcA=s0-d)
- El romboide tiene su área dada por el producto de uno de sus lados y su altura respectiva:[3]
![A = b\cdot h\,](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vhC6sQdhBTFytJ3b6avxyNnSbrqIhnrfQ6b3AK9KXWzWtWcEgx_p3vGF8DDCIwKe8HYNO-J0gUsqHcw2jhexAWtUgy-UOoFiL8Q0sIF03oJ9u9LZl9pz5mYWEPnin66S_0WWwtZScrVMqtiRtZ=s0-d)
- El trapecio, el cual tiene dos lados opuestos paralelos entre sí y dos lados no paralelos, tiene un área que viene dada por la media aritmética de sus lados paralelos multiplicado por la distancia entre ellos (altura):[3]
![A = \frac{a + b}{2} \cdot h](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_u6odDjVBMCRAoHbjxoGLiRmU8HK9FxvdS96ZmSjUbr_7t5uCMvKdeNtjPzlaUOxk_0ZMxAQMAxxKTV3dmQeRfvid1MZ1uN0q3t_S7LBiTfJrUPu1M_NQiNsXUTEHVEk7oHdweRoQ5q0HpcUDIcPA=s0-d)
[editar] Área del círculo y la elipse
El área de un
círculo, o la delimitada por una
circunferencia, se calcula mediante la siguiente expresión matemática:
[4]
![A = \pi \cdot r^2\,](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tX1RiXSUaZ3TB-pRVYBxrbS50Atru4vu8x9BkVTKXXEIqIphWLto4AW-aRuZnWtIN3uYzobIKrJGyYtbRU1pXKe2bnddQsuZSS-FqwxBh9H93hJoUm3yj5i1e4cktf20fr47SsMi4yablpxQSe=s0-d)
El área delimitada entre la gráfica de dos curvas puede calcularse mediante la diferencia entre las integrales de ambas funciones.
El área delimitada por una
elipse es similar y se obtiene como producto del semieje mayor por el semieje menor multiplicados por π:
[5]
![A = \pi \cdot a \cdot b](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uzelIMwvYOSLQpAKWpDvMedCLCq7Ymp7ZLfAJuAbl2qSuGxPfxdRBh--Fk6qfWwGiWwH1kaJ4Dfx1ZBXQ3MmYov9g032MSP8XZgpT9_4lEDZS8mU_8Dg9gZ7LvcC7lXltYtoHoCPNPKQxo8koB_g=s0-d)
[editar] Área delimitada entre dos funciones
Una forma para hallar el área delimitada entre dos
funciones, es utilizando el
cálculo integral:
![A(a,b) = \int^b_a | f(x) - g(x) | dx](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tqf0ng7IjpxBmOMrPqCX6U6qCdo4cycWvb1v8R2wNBA-OJzDs9qQIMPMKmNQWuOVE4REyTQ7iygGu3kwL9cc0TKOhTm4E0SI6Y7cuxnyuDfv3M4DwqlrNT_ECF5Tdh8oKxWPk1jQ1RSM0KE-6T9A=s0-d)
El resultado de esta integral es el área comprendida entre las curvas:
![f(x)\,](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_ucCniN-KjsI10hNPl7cawJyMTjy3Dw9EcxfxBk52bL5wQsd2nMxzzWBTJttMmmLqgaihoR83sSqtfYyy9e1eUc5vii_ExUW8ogwT5ILUBtSR_NHvrjpfEmGUsLCSROmkPqxmA25a6O3P_Q6stqFA=s0-d)
y
![g(x) [< f(x)]\,](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vomTUPJNRVz2uY1bKK-8bjdvNccpsewQz0DoJqQnYLJfWAfTdGQNy9YWxN7_6caJFpn_chGLjZQLDrxxDgmZj8q3cHhcbhIfOYOKLEioosX6C2Sgo0K10qo7uu7bvSopze3zO4JvigzQEqMKro=s0-d)
en el intervalo
![[a,b]\,](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_teadgfm9stjt596dUPc5_B_wRHBcsX0wdt5TwK1k3LgP5dTqzZpDxUThhjdipjJPbf43a4ONe0zNxasVjzFXuUeR5FS0m8moteO9UM6sMV1UPtD0VaYuJmtaUXZ60edwfruVqZdcCA5bLmaI5P0A=s0-d)
.
- Ejemplo
Si se quiere hallar el área delimitada entre el eje x y la función
f(x) = 4 − x2 en el intervalo
[ − 2;2], se utiliza la ecuación anterior, en este caso:
g(x) = 0 entonces evaluando la integral, se obtiene:
![A(-2,2) = \int^2_{-2} | 4 - x^2 - 0 | dx = 2 \int^2_0 4 - x^2 dx = 2 \left[ 8 - \left(\frac{2^3 - 0}{3}\right) \right] = \frac{32}{3}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sGZBbqboAvjUlZifOoscCeSvFY7PbHRFSFREcodDU9fPrlll3e3pg-GAIyuTTTwwC6sS_57GsE-z5LBb_yLAWPCQ1S5Ta8UeTEedP3IRByL7kL_DVSU0eE3yEtLsMtGs6qzD_LogEROECKA8N5sQ=s0-d)
Por lo que se concluye que el área delimitada es
![\frac{32}{3}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tTmqbzFXD9yBreiKyQ3vBY6UuPDxHGl5Cmycx5d_duv2xsc5TuBAfm4e8EBzPYldbjmf0FHB2xQDLIYStx00cRlXrRrsxTr7ojS-k_QgCu9LwAatPN87Nct_axBN35Xb_gA-i1idP_MP7o1AH3LQ=s0-d)
.
El
volumen encerrado entre dos funciones también puede ser reducido al cálculo de una integral, similar