1 TRIGONOMETRÍA ETIMOLÓGICAMENTE: Trigonometría, es la parte de la matemática que estudia las relaciones que existen entre los ángulos internos y los lados de un triángulo, y aplica dichas relaciones al cálculo del valor o medida de alguno de ellos. EN LA ACTUALIDAD: Trigonometría: es la rama de la matemática que estudia las propiedades y las aplicaciones de las funciones trigonométricas. CÍRCULO TRIGONOMÉTRICO: Es la circunferencia cuyo centro es el origen del sistema de ejes cartesianos o de coordenadas rectangulares y su radio mide la unidad. ÁNGULOS: Es la región del plano comprendida entre dos semi-rectas que tienen el origen común llamado vértice. Las semi-rectas son lados del ángulo, siendo uno el lado inicial y el otro el lado final o terminal. EL ÁNGULO GEOMÉTRICO es siempre positivo, mientras que el ángulo trigonométrico puede ser positivo o negativo. Si se considera al ángulo como una rotación de una semi-recta; bien en sentido contrario al giro de las agujas del reloj (positivo) o en el mismo sentido (negativo). Lado Final o Terminal a 0 Vértice o Vértice o + b boa Lado Inicial a 0 b Lado Inicial aob Lado Final o Terminal MEDICIÓN DE ÁNGULOS Los ángulos se miden mediante varios sistemas, siendo los más usuales: el sistema Circular o Radian, el sistema Sexagesimal y el sistema Centesimal. EL SISTEMA CIRCULAR O RADIAN: Es la medida del ángulo central correspondiente a un arco de longitud igual al radio de la circunferencia. La unidad es el radian. El ángulo llano mide Radianes, o sea: 180º El ángulo recto mide Radianes, es decir: 90º 2 Por ser la longitud de la circunferencia 2 . r, que contiene 360°, entonces por lo tanto: 1 radian = 180º = 57,296° = 57º 17’ 2 . r = 360°, 45” .∙. = 3,14159 SISTEMA SEXAGESIMAL: Es el sistema cuyas unidades de medidas van de 60 en 60. La unidad del sistema sexagesimal en la medida de ángulos, es el grado (° sexagesimal), el cual se define como la medida central del ángulo subtendido por un arco de círculo igual a 1/3600 ava parte de la circunferencia de un círculo. 2 Un minuto (‘) es la minuto, o sea 1 1 ava parte de un grado; un segundo (“) es la ava parte de un 60 60 1 ava parte de un grado. 3600 Sistema Centesimal: La circunferencia también puede ser dividida en 400 partes iguales llamadas grados centesimales, cada grado centesimal posee 100 minutos centesimales y cada minuto centesimal tiene 100 segundos centesimales. OPERACIONES EN EL SISTEMA SEXAGESIMAL ADICIÓN DE MEDIDAS ANGULARES: EJEMPLOS: 1. Efectuar: 47° 23’ 42” + 241° 18’ 6” + 136° 22’ 11” 47° 241° 136° 424° 23’ 42” 18’ 6” 22’ 11” 53’ 59” Resultado: 424° 53’ 59” 2. Efectuar: 248° 41’ 38” + 121° 58’ 34” + 88° 46’ 56” 2’ 41’ 38” 58’ 34” 46’ 56” Resultado: 359° 47’ 8” 147’ 128” -120’ -120” 47’ 8” 2° 248° 121° 88° 359° SUSTRACCIÓN DE MEDIDAS ANGULARES EJEMPLOS: 1. Restar: 78° 43’ 28” de 119° 58’ 119° 78° 41° 2. Efectuar: 211° 36’ 15” 211° - 198° 13° 58’ 43’ 15’ 35’ 36’ 24’ 11’ 36” 36” 28” 8” 198° 24’ 49” 60” 15” 49” 26 +75” 3 3. Efectuar: 96° 15’ 18” - 75° 49’ 52” 74’ 75’ 78” 95° 60’ 60” 96° 15’ 18” - 75° 49’ 52“ 20° 25’ 26” + 78” MULTIPLICACIÓN DE UNA MEDIDA ANGULAR POR UN ESCALAR: EJEMPLOS: 1. Efectuar: 6 (32° 7’ 9”) 9” 6 192° 42’ 54” 32° 7’ 2. Efectuar: (54° 25’ 48”). 9 58° + 4° 54° 522° 32’ + 7’ 25’ 48” 9 288’ 432” -240’ -420” 48’ 12” 4 DIVISIÓN DE UNA MEDIDA ANGULAR ENTRE UN ESCALAR: EJEMPLOS: 1. Efectuar: (162° 54’ 162° 72° 36”) : 9 54’ 0’ 36” 0” 9 18° 6’ 4” 0º 2. Dividir: (149° 38’ 54”) : 6 149° 38’ 54” - 29° + 120” 5 x 60’ = 300’ 174” 338’ 54” 38’ 0” 2´ x 60” 6 24° 56’ 29” CONVERSIÓN DEL SISTEMA CENTESIMAL AL SISTEMA SEXAGESIMAL: Para convertir la medida de un ángulo del sistema decimal al sexagesimal, se multiplican las cifras decimales por sesenta (60’) para convertirlos en minutos y si aún existen cifras decimales, se multiplican nuevamente por sesenta (60”) para convertirlos en segundos, siendo la parte entera del número dado, los grados y de las partes enteras de ambas multiplicaciones los minutos y segundos de la medida angular. EJEMPLOS: A ) 29,23° B) 62, 4° 62° 24’ 29, 23° 29° 0,23 .60 13,80 13’ 0,8. 60 48,0 48” 29, 23° = 29° 13’ 48” 0,4 . 60’ 24,0 62° 24’ 5 CONVERSIÓN DEL SISTEMA SEXAGESIMAL AL CENTESIMAL: Para convertir la medida de un ángulo dado en el sistema sexagesimal, se plantea una suma de fracciones en donde los grados son la parte entera, los minutos se dividen entre 60 y los segundos entre 3600; y luego se efectúa la división para llevarlo a centesimal. EJEMPLOS: Transformar Al Sistema Centesimal: 1.- 48° 30’ 30º 60 48° + 2.- 98° 7’ 98º = 48º 1 30º 60 2880º 30º 60 2910º 60 48,5º 30” 7º 60 30º 3600 352 8000 420º 30º 3600 353 250 3600 98, 125º CONVERSIÓN DE GRADOS A RADIANES O VICEVERSA: Para convertir radianes a grados, se multiplica la expresión dada por transformar grados a radianes, se multiplica por Rad. 180º EJEMPLOS: 2 1.- Convertir 3 rad a grados sexagesima les. 2 rad 3 2.- Reducir 2 . 180º 3 2 . 180º 3 360º 3 120º 7 rad. a grados sexagesima les. 12 7 7 rad. . 180º 12 12 7 . 180º 12 1 260º 12 105º 180 º y para 6 3.- Transformar 50° a radianes 50° = 50°. 180º rad 50º . 3,14159 rad 180 º 157, 0795 180 º rad 0, 87266 0, 873 rad 4.- Expresar en radianes la expresión: 42° 24’ 35” a) En primer lugar transformamos la expresión dada al sistema centesimal: 42 º 24º 60 35º 151 200º 1 440º 35º 3600 3600 152 675º 3600 42, 409º 42, 41º b) Por ultimo se transforma del sistema decimal al sistema radial: 42,41° . 180º 42, 41º . 3, 14159 180 º rad 133, 2348319 180 º rad 0, 74019351 0, 7402 rad 42° 24’ 35” 0,7402 rad 5.-Convertir a grados sexagesimales la expresión 2 rad. 5 2 180º 2 .180º 360º . 22,9183116º 22,92º 5 5 . 3,14159 15,70795 0,92º 0,20’ 60’ 60” 55,20’ 55’ 12,00” 12” 2 rad = 22° 55’ 12” 5 7 CÍRCULO TRIGONOMÉTRICO El círculo trigonométrico, es la circunferencia cuyo radio es la unidad. y (0,1) P (x,y) r=1 α y (1,0) (1,0) x 0 (0,- 1) FUNCIONES TRIGONOMÉTRICAS 1.- Seno: es la función trigonométrica que aplica al ángulo α la ordenada “y” del punto P, es decir: Seno (α) = y Sen α = y 2.- Coseno: es la función trigonométrica que aplica al ángulo α la abscisa “x” del punto P, o sea: Coseno (α) = x Cos α = x 3.- Tangente: es la función trigonométrica que aplica al ángulo α la razón entre la ordenada “y” y la abscisa “x” del punto P. y x Tangente (α) = Tg α = y x Sen Cos Sen Cos 4.- La Cotangente: es la función inversa de la tangente, es decir: Cotangente (α) = Ctg α = y x y x ó 1 tag 1 ó Ctg α = t ag 5.- La Secante: es la función inversa del coseno, por tanto: 8 Secante (α) = 1 x Sec α = 1 1 x Cos ó Sec α = 1 Cos 6.- La Cosecante: es la inversa de la función seno, o sea: Cosecante (α) = 1 y Csc 1 1 y Sen 1 Sen El producto de toda función trigonométrica por su inversa, es igual a la unidad. VALORES DE LAS FUNCIONES TRIGONOMÉTRICAS PARA LOS ÁNGULOS: 0° - 90° - 180° - 270° y 360° Ángulos Funciones Seno Coseno Tangente Cotangente Secante Cosecante 0° 90° 180° 270° 360° 0 1 0 No 1 No 1 0 No 0 No 1 0 -1 0 No -1 No -1 0 No 0 No -1 0 1 0 No 1 0 Los valores máximos y mínimos de las funciones: Seno y Coseno es 1 y –1, por lo tanto el Rango de ambos es el intervalo cerrado. Rgo f seno = [-1 , 1] Rgo f coseno = [-1 , 1] La representación gráfica del seno es una curva llamada Sinousoide y la del coseno: Cosinousoide. SIGNOS DE LAS FUNCIONES TRIGONOMÉTRICAS: 9 +y Ic II c -x 0 +x III c IV c -y Cuadrantes Funciones Seno Coseno Tangente Cotangente Secante Cosecante Ic II c III c IV c + + + + + + + + + + - + + - RELACIONES ENTRE LAS FUNCIONES TRIGONOMÉTRICAS y R = 10 α 0 Por definición: Sen α = y y x x x Cos y Sen 1 1 Sec α = x Cos 1 1 Csc α = y Sen Ctg α = Cos α = x Tg α = x y Sen Cos = IDENTIDADES PITAGÓRICAS: 10 El triángulo de la figura es rectángulo, y la circunferencia es el círculo trigonométrico (r = 1) y según el Teorema De Pitágoras tenemos: y2 + x2 = r2 De acuerdo con las igualdades anteriores: a.- Sen2 α + Cos2 α = 12 Sen2 α + Cos2 α = 1 (identidad pitogórica fundamental) b.- Si la identidad fundamental se divide miembro a miembro entre el Cos 2 α, tenemos: Sen2 α + Cos2 α = 1 Sen 2 Cos2 Cos2 Cos 2 1 Cos2 Según las identidades iniciales: Tg2 α 1 = Sec2 α c.- Dividiendo la identidad fundamental entre Sen2 α, nos queda: Sen2 α + Cos2 α = 1 Sen 2 Sen 2 Cos2 Sen2 1 Sen 2 1 + Ctg2 α = Csc2 α DADO EL VALOR DE UNA FUNCIÓN TRIGONOMÉTRICA, CALCULAR EL VALOR DE LAS DEMÁS: Para determinar los demás valores de las funciones trigonométricas conocida una de ellas, es necesario indicar el cuadrante donde se encuentra el ángulo dado y en caso de no darse, es de suponer que el ángulo se encuentra en el primer cuadrante, donde todos los valores de las funciones trigonométricas son positivas. Cuando uses alguna de las relaciones pitagóricas, debes recordar que la raíz cuadrada de un número real es doble y opuesta. Por ejemplo X = ± a2 = ± a .˙. a ∈ ℝ 11 12 13 1. Calcula las demás funciones trigonométricas de α, sabiendo que Sen α = - y que IIIc Sen2 Cos2 1 Sen Cos Ctg Cos Sen 2 12 13 144 169 Tag 2 Cos 1 12 13 5 13 5 13 12 13 - 12 . 13 12 13 . 5 5 5 . 13 5 13 . 12 12 Cos 2 1 144 Cos 2 1 169 Cos 2 Cos 2 Cos 1 Csc Sen 1 1 1 12 12 13 13 1 . 13 1 . 12 - 169 - 144 169 25 169 25 169 = ± pero : III c Cos - 2.- Si Tag x - Sec2 T ag2 1 24 7 5 13 5 13 y x II c , calcular las demás funciones trigonométricas de x. Sen2 x Cos2 x 1 13 12 12 Sec2 x 2 24 +1 7 Sen2 x 1 - Cos2 x 7 Sen x 1 - 25 Sec x 576 49 Sec 2 x 576 49 625 49 49 2 625 49 Sec x Sec x - 1 Cos x - Sen 2 x 1 - 25 7 Sen 2 x 25 7 1 Cos x Sec x 1. 7 1 . 25 2 2 625 - 49 625 Sen x 1 1 25 7 - - 1 1 1 Cos x 25 Sec 7 3.- Sabiendo que trigonométricas de . 49 625 576 625 X II c Sen x 7 25 - Csc - Ctg x Cos x Sen x 24 25 24 25 7 25 - 7 . 25 - 7 24 25 . 24 24 25 - 7 25 34 5 y IVc . Calcula los demás valores de las funciones 13 Sen 1 Csc 1 1 34 5 - 5 34 5. - 34 34 (racionalizando) 5 . 34 Sen Cos 1 Cos 1 - Sen 1 - 34 2 2 2 2 Cos2 1156 - 850 306 Cos 1156 1156 Cos 3. 306 1156 2 1 2 . 32 . 17 34 25 . 34 850 11156 1156 34 34 Sen Tag Cos - 5. 34 34 3 . 34 34 - 5 . 34 . 34 34 . 3 . 34 34 3 . 34 . 34 34 Ctg 5 . 34 34 . 5 . 34 34 1 1 1. 34 34 1 Sec Cos 3 . 34 3 . 34 3 . 34 34 - 5 3 - 3 5 3. Cos Sen 34 . 34 3 . 34 34 3 EJERCICIOS 1.- Calcula los valores de las demás funciones trigonométricas sabiendo que: a) Sen 7 25 b) Cos - c) Tag d) Ctg x e) Csc x - 2 con x IIIc 4 5 5 12 6 5 y II c f) Sec x con IVc g) Sen x 3 2 h) Cos x 3 24 con x III c 7 y x IVc = con x IIc 13 RAZONES TRIGONOMÉTRICAS EN EL TRIÁNGULO RECTÁNGULO 3. 34 34 14 Sea el triángulo rectángulo A B C, en donde A y B son ángulos agudos y el ángulo C es recto, y además los lados “a” y “b” Se llaman catetos y el lado “c” se llama hipotenusa. En función del ángulo A, el lado “a” se llama cateto opuesto y el lado “b cateto adyacente. B c a x b A C El Seno del ángulo x (sen x) en un triángulo rectángulo, es la razón que existe entre el cateto opuesto (a) y la hipotenusa (c). Sen x Cat.opuestoa x hipotyenusa a c El Coseno del ángulo x (cos x) en un triángulo rectángulo, es la razón entre el cateto adyacente al ángulo x (b) y la hipotenusa (c) de dicho triángulo. Cos x Cat.adyacentea x hipotenusa b c La Tangente del ángulo x en un triángulo rectángulo, es la razón existente entre el cateto adyacente (b) y el opuesto (a) al ángulo. Tag x Cat.opuestoax Cat.adyacentea x a b La Cotangente del ángulo x en un triángulo rectángulo es la razón existente entre el cateto ayacente (b) y el apuesto (a) al ángulo x. Ctg x Cat.adyacentea x Cat. opuestoa x b a La Secante del ángulo x (Sec x) es la razón que existe entre la hipotenusa adyacente (b) a x en un triángulo rectángulo. ( c ) y el cateto 15 Sec x hipotenusa c Cat. adyacentea x b La Cosecante del ángulo x (Csc x) en un triángulo rectángulo es la razón entre la hipotenusa (c) y el cateto opuesto a x. Csc x hipotenusa Cat. opuestoa x c a VALORES DE LAS FUNCIONES TRIGONOMÉTRICAS PARA LOS ÁNGULOS: 30º - 45º - 60º Para calcular los valores de las funciones trigonométricas de los ángulos de 30º y 60º, usaremos un triángulo equilátero, cuyo lado miden 2 unidades longitud y al cual le trazaremos la altura que calcularemos a través del TEOREMA DE PITÁGORAS B b 2 + h 2 = c2 h 2 = c2 - b 2 h c2 - b2 30º c =2 A 2 h = h2 3 22 - 12 4-1 3 C 60º Para el ángulo de 30º, el cateto apuesto (b) mide una (1) unidad de longitud, el cateto adyacente (h) mide 3 unidades de longitud y la hipotenusa (c) mide 2 unidades de longitud. Los valores de las funciones trigonométricas de 30º se obtendrán al aplicar las definiciones de las razones trigonométricas en el triángulo rectángulo. Sen 30º Cat.opuestoa 30º 1 hipotenusa 2 Cos 30º Cat.adyacentea 30º hipotenusa Tag 30º Cat.opuestoa 30º Cat.adyacentea 30º Ctg 30º Cat.adyacentea 30º Cat.opuestoa 30º 3 2 1 3 3 1 3 3 3 (Racionalizando) 16 Sec 30º Csc 30º hipotenusa Cat. adyacente hipotenusa Cat. opuesto 2 3 2 1 2. 3 3 (racionalizando) 2 El triángulo anterior será usado para calcular los valores para 60º, sólo que los catetos cambian, es decir, opuesto será el adyacente y viceversa. Sen 60º Cat.opuestoa 60º hipotenusa 3 Cos 60º Cat.adyacentea 60º 1 hipotenusa 2 2 Tag 60º Cat.opuestoa 60º = Cat.adyacentea 60º Ctg 60º Cat.adyacentea 60º = Cat.opuestoa 60º Sec 60º Csc 60º 3 1 1 hipotenusa Cat.opuestoa 60º 2 1 2 3 3 3 (racionalizando) 3 3 hipotenusa Cat.adyacentea 60º 2 2. 3 (racionalizando) 3 Debes observar que los valores de las razones trigonométricas para los ángulos de 30º y 60º se intercambian por ser complementarios, es decir la suma de sus medidas es igual a 90º . Los valores de las razones trigonométricas se obtendrán usando un cuadrado cuyos lados miden unas unidades de longitud y a la cual se le Trazará una diagonal cuya longitud será calculada mediante el TEOREMA DE PITÁGORAS. 17 B D c= a=1 2 45º A b=1 C Sen 45º Cat.opuestoa 45º hipotenusa 1 Cos 45º Cat.adyacentea 45º hipotenusa Tag 45º Cat.opuestoa 45º 1 1 Cat.adyacentea 45º 1 Ctg 45º Cat. adyacentea 45º 1 1 Cat. opuestoa 45º 1 Sec 45º hipotenusa Cat. adyacentea 45º Csc 45º hipotenusa Cat.opuestoa 45º 2 1 2 2 1 2 1 2 2 2 (racionalizando) 2 (racionalizando) 2 2 El ángulo de 45º es complementario con él mismo, ya que: 45º + 45º es igual a 90º. 18 EN RESUMEN Ángulos Razones Seno 30º 45º 60º 2 3 1 2 2 Coseno 2 1 2 3 2 2 3 2 1 3 3 1 Tangente Cotangente 3 3 Secante 3 2 2 2 3 3 Cosecante 2 2 2 3 3 RESOLUCIÓN DE TRIÁNGULOS RECTÁNGULOS Un triángulo es rectángulo, si uno de sus ángulos internos mide 90°, es decir, posee un ángulo recto. Los lados que forman al ángulo recto, se llaman catetos y el lado que los une (el de mayor longitud) es la hipotenusa . La suma de las medidas de los ángulos agudos en un triángulo rectángulo es igual a 90°, por tanto, son complementarios y la suma de las medidas de los ángulos interiores del triángulo es 180°. LÍNEAS NOTABLES DE UN TRIÁNGULO ALTURA: la altura de un triángulo, es el segmento perpendicular trazado desde un vértice a la recta que contiene el lado opuesto a dicho vértice. La altura de un triángulo se denota con la letra “h” Todo triángulo posee tres vértices, por tanto, se pueden trazar tres alturas que se cortan en un ángulo llamado ORTOCENTRO. 19 Mediana: es el segmento trazado desde un vértice al punto medio del lado opuesto tres medianas del triángulo se cruzan en un punto llamado Baricentro. Mediatriz: es la recta perpendicular en el punto medio del lado opuesto. Las tres medianas de un triángulo se cortan en un punto llamado Circuncentro. Bisectriz: la bisectriz de un ángulo interno de un triángulo es la semirrecta que divide al dicho ángulo en dos ángulos congruentes (de igual medida). Las tres bisectrices de un triángulo se cortan en el punto llamado Incentro. IMPORTANTE Para la correcta notación de un triángulo, se deben coincidir que a) Si el vértice de un triángulo es “A”, el lado opuesto es de longitud “a” o viceversa. b) El lado opuesto al vértice “B”, es de longitud “b”. c) El lado opuesto al vértice “C” es de longitud “c”. B c a C b A En todo triángulo se cumple que: al ángulo de mayor medida se opone el lado de mayor longitud y el ángulo de menor medida es opuesto al lado de menor longitud. Todo triángulo consta de seis elementos: 3 ángulos internos y tres lados. En el caso de los triángulos rectángulos, por tener un ángulo interno recto (90º), se pueden resolver cuando se conocen dos de sus elementos, siempre y cuando no de ellos sea un lado. Según lo anteriormente expuesto, existen cuatro casos según los datos conocidos; los cuales son: Dados la longitudes de los catetos. Para resolver este caso: se aplica el teorema de Pitágoras para conocer el otro lado, y la tangente de uno de los ángulos agudos, para determinar su medida y luego para calcular el otro ángulo agudo la relación: 90º y se despejo de ella el ángulo agudo que falta por calcular. 20 EJEMPLO: Resolver el triángulo rectángulo de figura adjunta PITAGORAS B c2 a 2 b2 c c a = 64m x A C a 2 b2 c 642 502 4096 2500 = c 6596 81,2157620 2 ~ 81,22m b = 50m Cat.opuestoa x Cat.adyacentea x Tag x a b 64 1, 28 m X 52º 0' 50 x + B = 90º B = 90º - x B = 90º - 52 0’ 4,56" 52º 0' 5" 5” = 37º 59’ 55” Dados las longitudes de un cateto y la hipotenusa. En este caso, también se aplica el teorema de Pitágoras para calcular la longitud del lado desconocido, para obtener la medida de los ángulos agudos se aplican las funciones trigonométricas seno y coseno según sea el cateto dado el apuesto o el adyacente al ángulo que se desea calcular EJEMPLO: Resolver el siguiente triángulo B a =? a 2 b2 c2 a 2 c2 - b2 c = 60m x C A b = 28 m Cos Cat.ady.a B hip. Sen Cat op.a B hip. Comprueba que: x + b c b c = 90º a c2 b2 602 282 a 3600 - 784 2816 53,0659966 5 a = 53, 06599665 ~ 53,07m 28 0, 466666666 B 62º 10' 54,7" 62º 10' 55" 60 28 0,46666666 66 B 27º 49' 5,3" 27º 49' 5" 60 21 Dados la longitud de un cateto y la medida de un ángulo agudo. Para resolver este caso, se aplican sólo las funciones trigonométricas principales (Seno, Coseno, o Tangente) EJEMPLO: Resolver el triángulo de la siguiente figura Sen 37º x = 37º a = 1,4m Cat.op.a 37º hip. a c B B a c c x C a 1, 4 2,32629619 8 2,33m Sen 37º 0,60181502 3 A x b Tag x Cat.op.a x Cat. ady.a x a a 1, 4 1, 4 b . T ag x a b 1,85786275 1, 86 m b T ag x T ag37º 0,75355405 x + β = 90° β = 90° - x = 90° - 37° = 53° Dados la longitud de la hipotenusa y la medida de un ángulo agudo. Al igual que en el caso anterior, solo se pueden aplicar las funciones seno y coseno B Cat.op.a x a hip. c a c . Sen x 20,1 . Sen 38º 16' Sen x c = 20,1m x = 38º 16´ a B a a 20.1 . 0,61932236 2 12, 44837949 c a 12, 44837949 12, 45 m x C Cos x Cat.ady.a x hip. x b = 50 m A b b c . Cos x 20,1 . Cos 38º 16' 20,1. 0,78513681 15,7812498 9 c b 15,7812498 9 15,78 m Los ejercicios que se proponen a continuación, son combinaciones de estos casos y las medidas de los ángulos agudos serán de 30º, 45º y/o 60º decir para resolverlos sólo aplicarán las 22 razones trigonométricas (Seno, Coseno y/o Tangente) y no necesitará la calculadora para obtener los valores de dichas razones trigonométricas. EJEMPLO: Calcula el valor de x, según el triángulo de la figura adjunta B El lado BD (altura del triángulo ABC) es común para los triángulos rectángulos ABD y BCD, por lo tanto se debe calcular en primer lugar. Por ser el cateto opuesto al ángulo de 60º se aplica el seno; ya que se conoce longitud de la hipotenusa 100m x 60° 45° A C D Sen 60º Cat.op.a 60º hip BD BD BC . Sen 60º BD 100 . BC Sen 45º Cat.op.a 45º hip. BD AB 50 3 1 2 2 x 50 . 3 2 2 3 2 50 3 m BD BD x . Sen 45º BD x x Sen 45º 2 . 50 3 2 2 . 50 3 . 2 2 50 6 m EJERCICIOS: Resuelve cada uno de los siguientes triángulos, aplicando las razones trigonométricas y sus valores. (Sólo debes calcular el valor de x). 1.- B 150 m 60° B C 30° B D-------- X ------A 23 2.B 300 m 60° B60° B 30° B C D-------- X ------A B 3.- X 60° B C 30° B D----- 200m -----B 4.- A h=X 30° B C 60° D 200 m 5.- B 24 A B F 60° B C 30° B D ----------- X ------------ E AD = BE BC = 4 m DE = x FORMULAS DEL SENO, COSENO Y TANGENTE PARA LA SUMA Y DIFERENCIA DE DOS ÁNGULOS Sen () = Sen . Cos + Sen . Cos . Sen () = Sen .Cos – Sen . Cos Cos () = Cos . Cos – Sen . Sen cos () = Cos . Cos Sen . sen T ag ( ) T ag T ag Sen ( ) 1 - T ag . T ag Cos ( ) Tag ( ) T ag - T ag 1 T ag . T ag EJEMPLOS. Sen ( - ) Cos ( - ) 25 1.- Calcula el valor de las funciones trigonométricas principales para 75°: 75° = (45° + 30°) = () a) Sen () = Sen . Cos + Sen . Cos . Sen (45° + 30°) = Sen 45° . Cos 30° + Sen 30°. Cos 45° 2 Sen 75º 2 . 3 2 1 . 2 2 2 6 2 4 4 6 4 2 b) Cos () = Cos .Cos - Sen . Sen Cos (45° + 30°) = Cos 45°. Cos30° - Sen45°. Sen30° 2 Cos 75º . 2 3 2 2 1 . 2 2 6 4 Sen (45º 30º ) c) Tag (45º 30º ) Cos (45º 30º ) 2 - 4 6 4 6 4 6 4 2 2 2 4( 6 2) 4( 6 - 2) 6 2 6 - 2 (se debe racionalizar) 6 6 - = 8 4 4 2 2 3 . 6 6 2 Tag 75° = 2 + 3 2 2 3 6 2 6 - 2 6 . 2 2 2 2 2 2 6 2 12 2 8 2 4. 3 6 - 2 4 26 2.- Calcula el valor de las funciones trigonométricas principales para 15° 15° = (60° - 45°) = () a) Sen () = Sen . Cos – Sen . Cos Sen (60° - 45°) = Sen 60° . Cos 45° - Sen 45° . Cos 60° Sen15º 3 2 2 . 2 - 2 . 2 1 2 6 2 - 4 4 6 4 2 2 4 6 b) Cos () = Cos . Cos + Sen . Sen Cos (60° - 45°) = Cos 60°. Cos 45° + Sen 60° . Sen 45° Cos 15º 1 . 2 2 2 3 2 . 2 2 6 Sen 15º c) Tag 15º Cos15º 6 - 2 6 2 . 6 - 2 6 - 2 6 - 2 12 2 4 4 2 4 2 4 6 4 2 6 4( 6 - 2) 4( 2 6) 6 2 6 6 (Racionalizando) ( 6 )2 - 2 ( 6 ) . ( 2 ) ( 2 )2 6 - 2 ( 6 )2 - ( 2 )2 ( 6 - 8 - 2 4.3 4 2 )2 8- 4 3 4 4 2 4 3 2 EJERCICIOS 1.- Calcular el valor de las funciones trigonométricas principales para los ángulos: a) 150° = (180° - 30°) d) 240° b) 3 / 4 e) 5/6 c) 225° f) 420° g) 2880° i) 315° = (360 ° - 45°) - 3 27 3 5 con III c y que : Sen con IVc . Determina: Sen ( ); 5 13 Cos (), Sen () y Cos () y el cuadrante al cual pertenece tanto () como (). 2.- Sabiendo que: Cos - 3.- Calcula los valores de Sen (), Cos () y tg () y el cuadrante al cual pertenece la solución, 8 5 y Tag . sabiendo que: Sen 17 12 12 7 con II c y Sen , calcula los valores de las funciones trigonométricas 13 25 principales para () y () y determina el cuadrante al cual pertenecen dichas soluciones. 4.- Si Cos - FORMULAS DEL SENO, COSENO Y TANGENTE PARA EL ANGULO DOBLE Sen 2 = 2 sen . cos Cos 2 = cos2 – sen2 Tag 2 2 T ag 1 - T ag2 EJEMPLOS 1.- Utilizando las fórmulas del ángulo doble, calcula los valores de las funciones trigonométricas para 120° 120° = 2 (60°) = 2 . a) Sen 2 = 2 Sen . Cos Sen 120° = sen 2 (60°) = 2 sen 60° . cos 60° Sen120º 2 60º 2 . 3 . 2 1 2 2. 3 .1 4 2 3 2 b) Cos 2 = Cos2 Sen2 Cos120º Cos 2 . ( 60º) Cos2 60º - Sen 2 60º 2 1 Cos 120º - 2 2 3 1 2 4 - 3 4 2 4 - 1 2 28 c) Tag 2 2 T ag 1 - T ag2 Tag 120º T ag 2 (60º) 2 T ag 60º 1 - T ag2 60º 2. 1 - 3 3 2 2 3 1- 3 2 3 - 2 - 3 EJERCICIOS 1.- Usando las fórmulas del ángulo doble, calcula los valores de las funciones trigonométricas principales de los ángulos. a) 540° d) 360° g) 2 070º b) 180° e) 720° h) 1 791º c) 60° f) 90° i) 1 425º FORMULAS DEL SENO, COSENO Y TANGENTE PARA EL ANGULO MEDIO (MITAD). Sen Cos Tag 2 2 2 1 - Cos 2 1 Cos 2 1 - Cos 1 Cos Sen 1 - Cos 1 Cos Sen 29 EJEMPLOS 1.- Mediante la aplicación del ángulo mitad, calcula el valor de las funciones trigonométricas para a) 15° 15º 2 .15º 30º I C . 2 Sen 1 - Cos 2 30º Sen 2 2 2 - Sen 15º 3 4 2 2 Pero15º I c Sen 15º Cos 2 2 Cos 15º Tag 2 30º 2 Cos 3 4 Sen 1 Cos 2 2 1 - 1 - Cos 30º 2 2 b) 180º 3 . 2 2 3 3 2 3 2 2 1 3 2 2 3 2 1 3 3 2 2 2 1 2 3 Sen 30º 1 Cos 30º 22 - 3 3 1 Cos 30º 2 2 - 2 - 2 1 2 1 3 2 1 2 2 2 3 Racionalizando: 1 3 2 2 3 4 - 3 2 - 3 2 2(2 3) 1 2 3 30 180º 22, 5º 8 2 8 Sen 45º Sen 2 2 2 - Sen 22.5º 22, 5º 2 . 22, 5º 45º 1 - Cos 45º 2 2 4 2 2 Pero : 22,5º I c Sen 22,5º Cos 2 2 2 Tag 2 T ag 45º 1 - Cos 45º 2 Sen45º 2 Tag 22,5 Tag 22,5º - 2 2 2 2 - 1 2 . 2 2 2 2 1 2 2 - 1 2 2 1 2 2 2 2 Pero : 22,5º I c Cos 22,5º 2 2 2 4 2 - 2 1 Cos 45º 2 45º Cos 2 Cos 22,5º 2 2 2 1 - 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 2 2 . 2 ( 2 )2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 - 2 2 2 2 2 2 2 2 2 - 2 - 2 2 2 2 31 c) Calcula los valores de las funciones trigonométricas principales a través del ángulo mitad, sabiendo que 5 Sen = con IIc 13 Sen 2 25 26 1 - Cos 2 5 26 Pero: IIc Sen Cos 2 Cos 2 2 5 26 - 1 - Cos 2 1 26 Com o IIc Cos 5 2 26 . 26 5. 2 26 26 12 13 1 2 5. 13 12 13 2 25 13 2 1 26 26 26 26 12 1 13 2 1 12 1 - 13 2 . 26 - 26 26 26 26 12 13 1 2 2 13 - 12 13 2 1 13 2 1 26 26 26 26 12 12 1 - 1 1 - Cos 13 13 Tag 5 5 2 Sen 13 13 13 12 13 5 13 25 13 5 13 25 . 13 25 5 13. 5 5 EJERCICIOS: 1.- A partir del semi-ángulo (ángulo mitad), calcula los valores de las funciones trigonométricas principales de los siguientes ángulos (Recuerda los cuadrantes en donde se encuentran ubicados los ángulos dados). a) 8 d) 7 8 b) 30° c) e) 105° f) 7 4 2 , sabiendoa que Sen - 3 con IVc 5 32 FACTORIZACION DE SUMAS Y DIFERENCIAS DE ÁNGULOS . Cos 2 . Cos 2 Sen Sen 2 Sen Sen - Sen 2 Cos Cos Cos 2 Cos Cos - Cos - 2 Sen Tag T ag Tag - T ag - 2 . Cos 2 - 2 . Sen 2 - 2 - 2 Sen Cos . Cos Sen - Cos . Cos EJEMPLOS: Transformar en productos (Factorizar) cada una de las siguientes expresiones: 50º 40º 50º - 40º 90º 10º . Cos 2 Sen . Cos 2 Sen 45º . Cos 5º 2 2 2 2 a) Sen 50º Sen 40º 2 Sen 2 . Cos 5º 2 Sen 50º Sen 40º 2 . b) Sen 70º - Sen 20º 2 Cos 2 Cos 5º 70º 20º 70º - 20º 90º 50º . Sen 2 Cos . Sen 2 2 2 2 Sen 70º - Sen 20º 2 . Cos 45º. Sen 25º 2 . c) Cos 90º Cos 30º 2 Cos Cos 90º Cos 30º 2 . 1 . 2 2 . Sen 45º 2 2 . Sen 25º 90º 30º 90º - 30º 120º 60º . Cos 2 . Cos . Cos 2 Cos 60º . Cos 30º 2 2 2 2 3 2 3 2 33 d) Cos 35º - Cos 75º - 2 Sen 35º 75º 2 . Sen 35º - 75 2 - 2 Sen 110º 2 . Sen - 40º 2 Cos 35º - Cos 75º - - 2 Sen 55º . Sen 20º 2 Sen 55º. Sen 20º e) Sen 7x Sen 3x 2 Sen 7x 3x 2 7x - 3x 2 . Cos 10x 2 2 Sen . Cos 4x 2 Sen 7x Sen 3x 2 Sen 5x . Cos 2x f) Sen 4x - Sen x 2 Cos g) Cos 8a Cos 2a 2 Cos 4x x 4x - x 5x . Sen 2 Cos 2 2 2 8a 2a 2 . Cos 8a - 2a 2 2 Cos . Sen 10a 2 3x 2 . Cos 6a 2 Cos 8a Cos 2a 2 Cos 5a . Cos 3a h) Sen 60º Cos 60º Sen 60º Sen 30º 2 Sen Sen 60º Cos 60º 2 Sen 60º 30º 2 90º 30º . Cos 2 Sen 45º . Cos15º 2 . 2 2 EJERCICIOS 1.- Factorizar cada una de las siguientes expresiones. a) Sen 35° + Sen 25° h) Sen 4 x + Sen 2 x b) Sen 35° - Sen 35° i) Sen 105° - Sen 15° c) Cos 465° - Cos165° j) Cos 30° - Sen 30° d) Cos 80° - Cos 20° k) Cos 60° - Sen 60° e) Tag 20° + Tag 50° l) Tag 45° - Tag 15° f) Tag 30° + Tag 60° m) Tag 60° + Ctg 60° g) Tag 50° – Tag 25° . Cos 60º - 30º 2 2 2 . Cos15º 2 . Cos15º 34 2.- Demostrar transformando en producto (factorizando) cada una de las siguientes expresiones: a) Sen 40° + Sen 20° = Cos 10° 6 2 b) Sen 105° + Sen 15° = c) Sen 75º - Sen 15º Cos 75º Cos15º 3 3 d) Cos 50º - Cos 40º Cos 25º - Cos 35º - 2 e) Sen 35º - Sen 25º Cos 50º - Cos 40º 6 2 TRIÁNGULOS OBLICUÁNGULOS Un triángulo es oblicuángulo si no posee entre sus ángulos internos un ángulo recto, es decir, los ángulos internos o son agudos a dos agudos y uno obtuso. Recuerda que: - Se ha convenido que la notación de sus ángulos agudos sean Â, B, Ĉ y las longitudes de sus correspondientes lados opuestos se identificarán como: a, b y c. - La suma de las medidas de sus ángulos internos es 180°, es decir; Â + B + Ĉ = 180°. Para resolver un triángulo oblicuángulo, sólo se usan las leyes del seno y/o del coseno. B a c C b A 35 LEY DE LOS SENOS En cualquier triángulo ABC, la relación entre un lado y el seno del ángulo opuesto es constante; esto es: a Sen b Sen c Sen En la resolución de los triángulos oblicuángulos se aplica dos a dos según los datos conocidos y el desconocido (incógnita). a Sen b Sen a Sen c Sen b Sen c Sen LEY DE LOS COSENOS En todo triángulo oblicuángulo ABC, el cuadrado de uno de sus lados es igual a la suma de los cuadrados de los otros dos, menos el doble producto de ellos por el coseno del ángulo comprendido entre dichos lados. a 2 b 2 c 2 - 2 . b . c . Cos b 2 a 2 c 2 - 2 . a . c . Cos c 2 a 2 b 2 - 2 . a . b . Cos En estas relaciones, sólo se puede despejar el coseno del ángulo y nunca ninguno de los lados. SOLUCIÓN DE TRIANGULOS OBLICUÁNGULOS Cuando se conocen tres elementos de un triángulo oblicuángulo, (no todos los ángulos) se dice que el triángulo está bien determinado o en forma única. En la resolución de los triángulos oblicuángulos se pueden presentar los siguientes casos: 36 1.- Conocidos dos ángulos y el lado opuesto a uno de ellos. Se recomienda aplicar la ley de los senos para calcular en primer lugar el lado opuesto del segundo ángulo dado. 2.- Conocidos dos ángulos y el lado comprendido entre ellos se debe calcular en primer lugar la medida del tercer ángulo y después mediante la aplicación de la ley de los senos cualquiera de los lados restantes (desconocidos). 3.- Dados los dos lados y el ángulo comprendido entre dichos lados. Para resolver los triángulos rectángulos, según este caso se aplica la ley de los senos y se calcula en primer lugar la medida del ángulo opuesto al segundo de los lados conocidos, cuando el Sen 1 . 4.- Dados un ángulo y los lados que lo forman. En primer lugar se calcula el tercer lado mediante la aplicación de la ley de los cosenos. 5.- Dados los tres lados. En este caso, se aplica la ley de los cosenos y se despejan los cosenos para calcular las medidas de los ángulos. AREA DE LOS TRIÁNGULOS OBLICUÁNGULOS El área de los triángulos (AT) es igual al semi-producto de su base por la altura. AT b.h 2 Para calcular el área de un triángulo oblicuángulo, según el caso se pueden usar las siguientes fórmulas: 1.- Para los tres primeros casos. AT a 2 . Sen . Sen 2 Sen AT b 2 . Sen . Sen 2 . Sen c 2 . Sen . Sen AT 2 Sen 37 2.- Para el cuarto caso AT a . b . Sen 2 AT a . c . Sen 2 AT b . c . Sen 2 3.- Para el quinto caso. AT p p - a . p - b. p - c abc , es el semi-período 2 En donde: p EJEMPLOS: 1.- Resuelve el triángulo oblicuángulo sabiendo que c = 23 cm, y los ángulos y miden respectivamente 20° y 15°: a Sen c Sen c . Sen Sen a a 23. Sen 20º Sen15º 23. 0, 342020 2, 86646 0, 258819 0, 258819 a 30,39 cm 180º 180º - - 180º - - 180º - 20º - 15º 180º - 35º 145º b Sen a . Sen Sen a b Sen b 23. Sen 145º Sen 20º 23. 0, 573576 13,192248 0, 342020 0, 342020 b 38,57 cm AT c 2 . Sen . Sen 2 Sen 23 2 . Sen 20º. Sen 145º AT 200,49 cm2 200,5 cm2 2 . Sen 15º 529. 0, 342020. 0, 573576 103,78 2 . 0, 258819 0,517638 38 2.- Resuelve el triángulo oblicuángulo, sabiendo que el lado “a” mide de 125 cm y los ángulos y miden 54° 40’ y 65° 10’ respectivamente. 180º 180º- - 180º - 180º - 54º 40' 65º 10' 180º - 119º 50' 60º 10' b Sen a b Sen a . Sen Sen 125. Sen 65º 10' Sen 54º 40' a . Sen Sen 125. Sen 60º 10' 125. 0, 867476 108,4345 Sen 54º 40' 0, 815801 0,815801 125. 0, 907533 113,441625 0, 815801 0, 815801 b 139,06 cm 139,1 cm c Sen a c Sen c 133 cm AT AT a 2 . Sen . Sen 2 . Sen 12300,99246 1, 631602 125 2 . Sen 65º 10'. Sen 60º 10' 15625. 0, 907533. 0, 867476 2 . Sen 54º 40' 2 . 0, 815801 7539,211435 7539,21cm 2 3.- Resuelve el triángulo oblicuángulo en donde: a = 11 cm, b = 21 cm y = 97° 50’ c2 = a2 + b2 – 2 a .b . Cos c2 = 112 + 212 – 2 .11 . 21 Cos 97° 50’ c2 = 121 + 441 – 462 ( - 0,136292) = 562 + 62,9666904 c2 = 624,966904 c 624,966904 24,999 25 cm 39 a2 = b2 + c2 – 2 . b . c . Cos a2 + 2 . b . c . Cos = b2 + c2 2 . b . c . Cos = b 2 + c 2 – a 2 Cos b2 c2 - a 2 2 . b .c 212 252 - 112 2 . 21. 25 Cos 945 0, 9 25º 50' 31" 1 050 441 625 - 121 945 2 . 21. 25 1 050 b2 = a2 + c2 – 2 . a . c. Cos Cos AT a 2 c2 - b2 121 625 - 441 305 0, 55454545.. . 56º 19' 14" 2.a .c 2 .11. 25 550 a . b . Sen 2 11 . 21 . Sen 97º 50' 2 11 . 21 . 0, 990669 2 228, 84 2 114, 42 cm 2 4.- Resuelve el triángulo oblicuángulo, sabiendo que: a = 13 cm, b = 4 cm y c = 15 cm a2 = b2 + c2 – 2 . b . c . Cos a 2 2 . b . c . Cos b 2 c 2 2 . b . c. Cos = b2 + c2 – a2 Cos b 2 c 2 - 132 2 . 4 .15 4 2 152 - 132 16 225 - 169 72 0, 6 53º 7' 48" 120 120 120 Cos a 2 c2 - b2 2.a .c 132 152 - 4 2 2 .13.15 Cos a 2 b2 - c2 2.a .b 132 4 2 - 152 2 .13. 4 Cos - 0, 384615 112º 37' 12" 169 225 - 16 378 0, 969231 14º 15' 390 390 169 16 225 104 - 40 104 40 p a b c 2 13 4 15 2 p . p - a . p - b. p - c AT 32 2 16 16. 16 - 13. 16 - 4. 16 - 15 16. 3 .12.1 96 9 ,80cm2 5.- Resuelve el triángulo ABC según la siguiente figura A 112° 20’ B 42°10 ’ C a = 62,5 a c c Sen Sen a . Sen Sen 62,5 . Sen 42º 10' Sen112º 210' 62,5 . 0, 671289 0, 924989 41,955563 0,924989 c 45,35790426 45,36 cm 180º 180º - - 180º - 180º - 112º 20' 42º 10' 180º - 154º 30' 25º 30' a . Sen Sen a b b Sen Sen 62,5 . Sen 25º 30' Sen112º 20' 62,5 . 0, 430511 0,924989 26,90944 0,924989 b 29, 08893 29, 01 cm AT AT a 2 . Sen . Sen 2 Sen ( 62,5 ) 2 . Sen 25º 30'. Sen 42º 0' 2 . Sen 112º 20' 1128,896781 610,22 cm 2 1,849978 3906,25. 0, 430511. 0, 671289 2 . 0, 924989 41 6.- Resuelve el triángulo oblicuángulo en donde c = 628 cm b = 480 cm = 55° 10’ b c Sen Sen sen b . Sen c 480. Sen 55º 10' 628 480. 0, 820818 393,99218 628 628 Sen 0, 627376 38º 51' 24" 180º 180º - - 180º 180º - 38º 51' 24" 55º 10' 180º - 94º 1' 24" 85º 58' 36" a c a Sen Sen c . Sen Sen 628. Sen 85º 58' 36" Sen 55º 10' 628. 0, 997536 0, 820817 626,452333 0, 820817 a 763,2058443 763,21 cm2 AT b . c . Sen 2 628 . 480 . Sen 85º 58' 36" 2 300687, 12 2 150348, 56 cm 2 7.- Resuelve triángulo oblicuángulo en donde a = 525 cm, c = 421 cm y el ángulo = 130° 50’ a c Sen Sen Sen Sen 318, 534824 525 c . Sen a Sen 421. Sen 130º 50º 525 421. 0, 756615 525 0, 606733 37º 21' 13" 180º 180º - - 180º - 180º - 130º 50' 37º 21' 13" 180º - 168º 11' 13" 11º 48' 49" 42 a b b Sen Sen a . Sen Sen b 525. Sen 11º 48' 49" 525. 0, 204729 1074807 Sen130º 50' 0, 756615 0, 756615 b 142,06 cm AT a . c . Sen 2 525 . 421 . Sen 11º 48' 49" 2 525 . 421 . 0, 204729 2 45250, 22723 2 AT 22625,11361 22625 cm2 EJERCICIOS Resuelve cada uno de los siguientes triángulos oblicuángulos, sabiendo que 1.- a = 125 cm = 54° 40’ = 65° 10’ 2.- c = 25 cm = 35° = 68° 3.- b = 275 cm = 125° 40’ = 48° 50’ 4.- b = 215 cm c = 150 cm = 42° 40’ 5.- a = 512 cm b = 426 cm = 48° 50’ 6.- b = 50,4 cm c = 33,3 cm = 118° 30’ 7.- b = 40,2 cm a = 31,5 cm = 112° 20° 8.- b = 51,5 cm a = 62,5 cm = 40° 40° 9.- a = 320 cm c = 475 cm = 35° 20’ 10.- b = 120 cm c = 270 cm = 118° 40’ 11.- a = 24,5 cm b = 18,6 cm c = 26.4 cm 12.- a = 6,34 cm b = 7,30 cm c = 9,98 cm 43 IDENTIDADES TRIGONOMETRICAS Las identidades trigonométricas son igualdades que se cumplen para cualquier valor del ángulo que aparezca en la igualdad. Existen varios métodos para demostrar las identidades trigonométricas; pero aplicaremos el más sencillo, además también algunas sugerencias muy importantes y que se pueden seguir. Es recomendable, expresar todos los términos de la igualdad en función del seno y del coseno y efectuar las operaciones indicadas, en uno sólo de los dos miembros de la igualdad hasta llegar al otro. Si no se consigue este propósito entonces se debe aplicar los mismos artificios en el otro miembro. PASOS GENERALES PARA DEMOSTRAR IDENTIDADES 1. Conocer las ocho (8) relaciones básicas y sus formas alternativas, es decir, con sus respectivos despejes si los tuviera. 2. Conocer los procedimientos de adición y sustracción, cálculo del m.c.m. para reducir, transformar las fracciones obtenidas en otras equivalentes. 3. Conocer las técnicas de la factorización y de los productos notables. 4. Usar sólo procedimientos de sustitución y de simplificación que permitan trabajar solamente en uno de los dos miembros la identidad. 5. Seleccionar el lado de la igualdad que parezca ser el más complicado, e intentar transformarlo en el otro. 6. Si decides trabajar en ambos lados de la igualdad, debes hacerlo en forma independiente, es decir, sin transposiciones de términos. 7. Evitar sustituciones que introduzcan raíces. 8. Usar sustituciones para cambiar todas las funciones trigonométricas en expresiones que contengan únicamente senos y cosenos y luego simplificar (siempre en un solo lado). 9. Multiplicar el numerador y el denominador de una fracción por el conjugado de cualquiera de ellos. 10. Simplificar la raíz cuadrada de una fracción usando conjugados para transformarla en el cociente con cuadrados perfectos. 44 EJEMPLOS Demostrar cada una de las siguientes identidades trigonométricas: 1.Sen 2 2 Cos2 x Sen x . Cos x Tag x 2 . Ctg x Sen x Cos x 2 Cos x Sen x Sen 2 x 2 Cos x Sen x . Cos x m.c.m. = Sen x . Cos x. Sen 2 x 2 Cos2 x Sen x . Cos x 2.Csc x Cos x Tag x Ctg x Sen x Cos x Cos x Sen x Csc x Cos x m.c.m. = Sen x . Cos x Sen 2 x Cos2 x Sen x . Cos x 1 Sen x . Cos x 1 1 . Sen x Cos x Csc x . 1 Cos x Csc x Cos x Csc x Cos x Csc x Cosx Csc x Cos x Csc x Cos x Csc x Cos x Sen 2 x 2 Cos2 x Sen x . Cos x l.q.q.d. 45 3.Sec x Sen x Ctg x T ag x 1 Cos x Sen x Cos x Sen x Sen x Cos x 1 Cos x Sen x 2 Cos x Sen 2 x Sen x . Cos x 1 Cos x Sen x 1 Sen x . Cos x Sen x . Cos x Cos x Sen x Sen x Sen x 4.Sen x 1 Cos x 1 - Cos x Sen x Se multiplica y se divide el primer miembro por la expresión conjugada del denominador Sen x 1 Cos x . 1 - Cos x 1 - Cos x Sen x . 1 - Cos x 1 Cosx . 1 - Cos x 1 - Cos x Sen x 1 - Cos x Sen x Sen x . 1 - Cos x 1 - Cos 2 x 1 - Cos x Sen x Sen x . 1 - Cos x Sen 2 x 1 - Cos x Sen x 46 1 - Cos x Sen x 1 - Cos x Sen x 5.- Sec x - T ag x Sec x T ag x 1 Sec x T ag x Como el lado izquierdo tiene raíz, se multiplica y se divide la fracción de la cantidad subradical por la conjugada de cualquiera de los elementos de la fracción radical. En este ejercicio se usará la expresión conjugada del numerador. Sec x - T ag x . Sec x T ag x Sec x T ag x Sec x T ag x Sec 2 x - T ag2 x Sec x T ag x 2 1 Sec x T ag x2 1 Sec x T ag x 1 Sec x T ag x 1 Sec x T ag x 1 Sec x T ag x 1 Sec x T ag x 6.- Tag x . Sen 2 x 2 Sen 2 x Sen x . 2 . Sen x . Cos x 2 Sen 2 x Cos x Sen x . 2 . Sen x 2 Sen 2 x 2 . sen 2 x 2 . sen 2 x 7.Cos 2 x = Cos4 x – Sen4 x. Cos 2 x = (Cos2 x + Sen2 x) . (Cos2 x - Sen2 x) Cos 2 x = 1 . (Cos2 x – Sen2 x) Cos 2 x = Cos2 x – Sen2 x. 47 Cos 2x = cos 2 x. 8.- 1 Cos 2 x Ctg x Sen 2 x 1 Cos2 x - Sen 2 x Cos x Sen x Sen 2 x 1 Cos2 x - 1 - Cos2 x Sen 2 x Cos x Sen x 1 Cos 2 x - 1 Cos 2 x Cos x Sen x Cos2 x Cos2 x Cos x Sen x Sen 2 x Sen 2 x 2 Cos2 x Cos x Sen x Sen 2 x 2 Cos2 x 1 Cos x Sen x Sen 2 x Sen x . 2 Cos2 x Cos x Sen 2 x 2 . Sen x . Cos x Sen 2 x Sen 2 x = Sen 2 x 9.Cos 2 x 1 - Sen 2 x 1 T ag x 1 - T ag x 48 2 2 Cos x - Sen x 1 - 2 Sen x . Cos x Cos2 x - Sen 2 x 1 - 2 Sen x . Cos x 1 1 - Sen x Cos x Sen x Cos x Cos x Sen x Cos x Cos x - Sen x Cos x Cos 2 x - Sen 2 x 1 - 2 Sen x . Cos x Cos x Sen x Cos x - Cos x Cos2 x - Sen 2 x 1 - 2 Sen x . Cos x Cos x Sen x Cos x - Sen x Cos2 x - Sen 2 x 1 - 2 Sen x . Cos x Cos2 x - Sen 2 x 1 - 2 Sen x . Cos x . Cos x - Sen x Cos x - Sen x Cos2 x - Sen 2 x Cos 2 x - 2 Cos x . Sen x Sen 2 x Cos2 x - Sen 2 x 1 - 2 Sen x . Cos x 10.Sec x - Csc x T ag x - 1 Sec x Csc x Tag x 1 1 1 Cos x Sen x T ag x - 1 1 1 Tag x 1 Cos x Sen x Sen x - Cos x Sen x . Cos x Sen x Cos x Sen x . Cos x Sen x - Cos x Sen x Cos x T ag x - 1 Tag x 1 Sen x Cos x Sen x Cos x - 1 1 49 Sen x - Cos x Sen x Cos x Sen x - Cos x Sen x Cos x Sen x - Cos x Cos x Sen x Cos x Cos x Sen x - Cos x Sen x Cos x EJERCICIOS Demostrar cada una de las siguientes identidades trigonométricas. 1.Sen x Csc x Cos x Sec x 1 2.Sec x Tag x Ctg x Sen x 3.1 - Sen x Cosx Cos x 1 Sen x 4.1 Sec x T ag x Cos x 1 Sen x 5.Sen x Cos x Sen x - Cos x Sec x Csc x Sec x - Sec x 1 - 2 Sen 2 x 1 - T ag2 x 1 T ag2 x 6.- 50 7.Cos2 2 Sen x Cos x 2 T ag x Cos x 8.Sen x T ag x Ctg x Cs x Sem x . T ag x T ag x . Cos 2 x 1 - T ag2 x 9.- Sen 3 x Cos3 x Sen x Cos x 10.2 Csc x Sen x 1 Cos x 1 Cos x Sen x 11.Tag x - Sen x Sen 3 x Sec x 1 Cos x ECUACIONES TRIGONOMETRICAS Las ecuaciones trigonométricas, es decir, as ecuaciones que involucran funciones trigonométricas de ángulos desconocidos, se llaman: a) Ecuaciones idénticas o identidades. Si se satisfacen para todos los valores de los ángulos desconocidos, cuyas funciones están definidos. b) Ecuaciones condicionales, o simplemente, ecuaciones. Si solo se satisfacen en ciertos valores de los ángulos desconocidos. Las ecuaciones trigonométricas son aquellas en las cuales la incógnita aparece como un ángulo de funciones trigonométricas cuyas soluciones pertenecen al intervalo 0° x 360º. No existe un método general para resolver una ecuación trigonométrica. Generalmente se recomienda, transformar toda la ecuación de manera que quede expresada en términos de una sola función trigonométrica y luego resolverla como una ecuación algebraica cualquiera. Muchas veces, se obtienen soluciones extrañas, por lo tanto se deben comprobar las obtenidas en la ecuación dada. Además hay que recordar que las funciones trigonométricas repiten sus valores en los cuatro cuadrantes del plano de coordinadas rectangulares, siendo positivas en dos de ellos y 51 negativa en los otros dos, es decir, hay dos cuadrantes en las que el valor de un ángulo de función trigonométricas tiene el mismo valor y signo. EJEMPLOS: 1.- Resuelve cada una de las siguientes ecuaciones trigonométricas. a) Sen x = Sen 80º Para que se cumpla la igualdad, la medida del ángulo x debe ser igual a 80º x = 80º b) Cos x = Cos (60º - x) para que la expresión se cumpla, es necesario que: x = 60º - x x + x = 60º 2 x = 60º x= 60º 2 x = 30º c) Tag x T ag 2 - 2x 180º Tag x T ag - 2x 2 Tag x T ag 90º - 2 x x 90º - 2x x 2 x 90º 3 x = 90º x 90º 3 52 x 30º c) 2 Sen x = 1 1 2 Sen x = 1 , cuando dicho ángulo es 30º, además el seno es positivo también en el 2 segundo cuadrante, por lo tanto, para encontrar el otro ángulo, se toma: El seno de un ángulo es = 180º = 180º - b = 180º - 30º = 150º x = 30º, 150º e) 2 Cos x = Ctg x Cos x Sen x 2 Cos x = 2 Cos x . Sen x = Cos x Cos x Cos x 2 Sen x = 2 Sen x = 1 Sen x = 1 2 Las soluciones son las del ejercicio d) x = 30º, 150º f) Csc x Sec x 1 1 Sen x Cos x Cos x Sen x 1 Ctg x = 1 53 Por ser positivo el resultado, las soluciones se encuentran en el primer y tercer cuadrante, en donde la Ctg x es positiva. En el primer cuadrante x = 45º Para el tercer cuadrante: = 180º = 180º + 45º = 225º I C x 45º Soluciones: IIIC x 180º 45º 225º g) 2 Cos x . T ag x 1 0 2 Cos x . Sen x Cos x - 1 0 2 Sen x - 1 = 0 2 Sen x = 1 Sen x = 1 2 Las Soluciones se encuentran en el primer y tercer cuadrantes, por ser el resultado positivo I C x 30º Soluciones: II c x 180º- 30º 150º h) 4 Cos2 x = 3 – 4 Cos x 4 Cos2 x + 4 Cos x – 3 = 0 Esta ecuación se resuelve aplicando la resolvente por ser un una ecuación de 2º grado: 54 a = 4, b = 4 y c = - 3 - b Cos x Cos x b2 - 4 . a . c 2.a - 4 42 - 4 4 . - 3 - 4 14 48 - 4 2. 4 8 8 64 - 4 8 8 - 4 8 8 Cos x1 Cos x 2 - 4 - 8 8 4 8 12 8 - 1 2 3 2 - (esta solución es extraña pregúntale al profesor) 1 2 La solución es Cos x1 I C x 60º Soluciones: IVc x 360º - 60º 300º g) 3 + 3 cos x = sen2 x 3 + 3 Cos x = 1 – Cos2 x por ser una ecuación cuadrática, se debe igualar a cero y además el polinomio de la ecuación se ordena en forma decreciente Cos2 x + 2 Cos x + 3 – 1 = 0 Cos2 x + 3 Cos x + 2 = 0 a = 1; b = 3 y c = 2 Cos x - b Cos x Cos x1 Cos x 2 b2 - 4 . a . c 2.a -3 32 - 4 . 1 . 2 2 .1 -3 - 3 1 2 - 3 1 2 - - 3 - 1 2 - 2 2 4 2 -1 - 2 (Solución extraña) ¿Por qué? 9 - 8 2 -3 2 1 55 h) Cos x + 2 Sen2 x = 1 Cos x + 2(1 – Cos2 x ) = 1 Cos x + 2 – 2 Cos2 x = 1 - 2 Cos2 x + Cos x + 2 – 1 = 0 - 2 Cos2 x + Cos x + 1 = 0 a = - 2; b = 1 y c = 1 - b Cos x Cos x b2 - 4 . a . c 2.a -1 12 - 4 - 2 . 1 2. - 2 -1 1 8 4 1 9 4 - 1 3 4 -1 3 2 1 (solución negativa, los ángulos que dan solución a la 4 4 2 ecuación pertenecen a los cuadrantes: IIC y IIIC ) . Cos x1 -1 - 3 - 4 1 1 (Solución positiva, los ángulos que solucionan a la 4 -4 ecuación se ubican en los cuadrantes: I C y IVc ). Cos x 2 I c x 0º IIc x 180º - 6 0º 120º soluciones : IIIc x 190º 60º 240º IVc x 360º 56 EJERCICIOS: Resuelva cada una de las siguientes ecuaciones trigonométricas: 1.- Sen x – 2 Sen x . Cos x = 0 2.- 3 Cos3 x = Sen2 x 3.- 2 Sec x = Tag x + Ctg x 4.- 2 Cos x = 1 – Sen x 5.- 2 Sen x + Csc x = 2 6.- Cos x + Cos 2 x = 0 7.- 2 Cos2 x – 3 Sen2 x = 0 8.- 2 Sen2 x + Cos x = 1