Escuela Preparatoria Anexa a la Normal de Tenancingo CBT No. 1 Thomas Alva Edison, Tenango del Valle Profesor: Carlos Justino Arévalo García Página del curso: Conceptos básicos de la materia: ¿Qué es la Trigonometría? Es la rama de las matemáticas que trata de la medición de los elementos que componen a los triángulos, así como del estudio de las relaciones que existen entre estos. Dichos elementos son principalmente sus tres lados y sus tres ángulos internos. ¿Qué es un ángulo? Es la abertura formada entre dos rectas o segmentos de recta unidos en un solo punto llamado vértice. Ángulo positivo: es aquel que tiene su sentido de giro contrario a las manecillas del reloj. Ángulo negativo: es aquel que tiene su sentido de giro a favor de las manecillas del reloj. ¿Qué es un ángulo central? Es aquel que tiene su vértice en el centro de una circunferencia y sus lados son dos radios de la misma. ¿Qué es un arco? Es un segmento de circunferencia. En muchas ocasiones asociado a un ángulo central. Tarea: Investigar qué es un radián y un grado sexagesimal. Unidades más utilizadas para la medición de ángulos Grado sexagesimal Es la magnitud de un ángulo central cuyos lados delimitan un arco de longitud igual a 𝟏 𝟑𝟔𝟎 de la circunferencia. Su símbolo es “°”. Existen dos formatos para expresar la medida de un ángulo en grados sexagesimales: Formato decimal: 35.34° 120.97° 90.02° Formato grados, minutos y segundos: un grado equivale a 60 minutos, los cuales se denotan por ’. Un minuto equivale a 60 segundos, los cuales se denotan por ’’. En un grado existen 3600 segundos. Ejemplos: 35° 42’ 27’’ 126° 11’ 8° 36’’ . Existen ciertas reglas para escribir un ángulo en este formato: 1. El término de los segundos debe valer menos de 60, ya que con 60 segundos tendríamos un minuto completo. Si tenemos 60 o más segundos, estos se convierten a tantos minutos enteros sea posible y se deja el resto expresado en segundos ( 1’ = 60’’ ). 2. El término de los minutos debe valer menos de 60, ya que con 60 minutos tendríamos un grado completo. Si tenemos 60 o más minutos, estos se convierten a tantos grados enteros sea posible y se deja el resto expresado en minutos ( 1° = 60’ ) ( 1° = 3600’’). 3. El término de los grados puede tomar cualquier valor. Ejercicio 1.1 Corregir los siguientes ángulos expresados en formato grados, minutos y segundos: a) 200° 200’ 200’’ b) 120° 120’ 120’’ c) 57° 166’ d) 110° 400’’ e) 58’ 288’’ Respuestas: a) 203° 23’ 20’’ b) 122° 2’ c) 59° 46’ d) 110° 6’ 40’’ e) 1° 2’ 48’’ Radián Se define un radián como la media de un ángulo central que delimita un arco cuya longitud es igual a la del radio de la circunferencia asociada. Su símbolo es “rad”. 𝟐𝝅 𝒓𝒂𝒅 = 𝟑𝟔𝟎° 𝟏 𝒓𝒂𝒅 = 𝟑𝟔𝟎° 𝟐𝝅 𝟏 𝒓𝒂𝒅 ≈ 𝟓𝟕. 𝟐𝟗𝟔° 𝝅 𝒓𝒂𝒅 = 𝟏𝟖𝟎° 𝝅 𝒓𝒂𝒅 = 𝟏° ∗ 𝟏𝟖𝟎 𝝅 𝒓𝒂𝒅 = 𝟏° 𝟏𝟖𝟎 𝝅 𝟏° = 𝒓𝒂𝒅 𝟏𝟖𝟎 De lo anterior se deduce que un radián equivale a 57.296° Ejercicio 1.2. Convertir los siguientes ángulos a radianes o grados según corresponda: a) 135°= b) 255.5°= c) 377°= d) 1.7 rad= e) 3.5 rad= 𝟐 f) 𝒓𝒂𝒅 = 𝟑 Respuestas: a) 𝟏𝟑𝟓° = 𝟏𝟑𝟓 𝒓𝒂𝒅 ≈ 𝟐. 𝟑𝟔 𝒓𝒂𝒅 𝝅 𝟏𝟑𝟓° = 𝟏𝟑𝟓 ∗ 𝒓𝒂𝒅 ≈ 𝟐. 𝟑𝟔 𝒓𝒂𝒅 𝟏𝟖𝟎 𝟐𝟓𝟓.𝟓 b) 𝟐𝟓𝟓. 𝟓° = 𝒓𝒂𝒅 ≈ 𝟒. 𝟒𝟔 𝒓𝒂𝒅 𝟓𝟕.𝟐𝟗𝟔 𝟓𝟕.𝟐𝟗𝟔 𝟐𝟓𝟓. 𝟓° = 𝟐𝟓𝟓. 𝟓 ∗ c) 𝟑𝟕𝟕° = 𝟑𝟕𝟕 𝟓𝟕.𝟐𝟗𝟔 𝟑𝟕𝟕° = 𝟑𝟕𝟕 ∗ 𝝅 𝟏𝟖𝟎 𝒓𝒂𝒅 ≈ 𝟒. 𝟒𝟔 𝒓𝒂𝒅 𝒓𝒂𝒅 ≈ 𝟔. 𝟓𝟖 𝒓𝒂𝒅 𝝅 𝟏𝟖𝟎 𝒓𝒂𝒅 ≈ 𝟔. 𝟓𝟖 𝒓𝒂𝒅 d) 𝟏. 𝟕 𝒓𝒂𝒅 = 𝟏. 𝟕 ∗ 𝟓𝟕. 𝟐𝟗𝟔° ≈ 𝟗𝟕. 𝟒𝟎° e) 𝟑. 𝟓 𝒓𝒂𝒅 = 𝟑. 𝟓 ∗ 𝟓𝟕. 𝟐𝟗𝟔° ≈ 𝟐𝟎𝟎. 𝟓𝟒° 𝟐 𝟐 𝟑 𝟑 f) 𝒓𝒂𝒅 = ∗ 𝟓𝟕. 𝟐𝟗𝟔° ≈ 𝟑𝟖. 𝟐𝟎° Conversión del formato decimal al formato grados, minutos y segundos de los grados sexagesimales y viceversa De grados, minutos y segundos a decimal: 𝒃 𝒄 𝒂° 𝒃’ 𝒄’’ = (𝒂 + + )° 𝟔𝟎 𝟑𝟔𝟎𝟎 Ejemplo: 𝟑𝟐 𝟓𝟗 ) ° ≈ 𝟐𝟓. 𝟓𝟓° 𝟐𝟓° 𝟑𝟐’ 𝟓𝟗’’ = (𝟐𝟓 + + 𝟔𝟎 𝟑𝟔𝟎𝟎 De decimal a grados, minutos y segundos: 𝟔𝟓. 𝟑𝟐° = 𝟔𝟓° (𝟎. 𝟑𝟐 ∗ 𝟔𝟎)’ 𝟔𝟓. 𝟑𝟐° = 𝟔𝟓° 𝟏𝟗. 𝟐’ 𝟔𝟓. 𝟑𝟐° = 𝟔𝟓° 𝟏𝟗’ (𝟎. 𝟐 ∗ 𝟔𝟎)’’ 𝟔𝟓. 𝟑𝟐° = 𝟔𝟓° 𝟏𝟗’ 𝟏𝟐’’ 1. El término de los grados es la parte entera del número. 2. La parte decimal se multiplica por 60 para sa ber a cuantos minutos equivale, ya que 60 minutos hacen un grado; la parte entera de este resultado será el término de los minutos. 3. La parte decimal del resultado de la multiplicación se vuelve a multiplicar por 60 para saber a cuantos segundos equivale, ya que 60 segundos hacen un minuto; este resultado será el término de los segundos, expresado con parte decimal en caso de existir. Actividad 1.1 del libro de texto (página 26) Realizar las conversiones que se indican a continuación: a) Expresa en grados, minutos y segundos 127.7038° b) Expresa sólo en grados 63° 42’ 36’’ c) Suma 98° 26’ 56’’ con 16° 47’ 13’’ d) Resta 23° 34’ 22’’ de 57° 46’ 38’’ e) Convierte 123° a radianes f) Convierte 2.76 radianes a grados g) Convierte 274° a radianes h) Convierte 9.12 radianes a grados i) Convierte 7 radianes a grados j) Convierte 𝟓𝝅 𝟔 radianes a grados Respuestas: a) 127° 42’ 13.68’’ b) 63.71° c) 115° 14’ 9’’ d) 34° 12’ 16’’ e) 2.15 rad f) 158.14° g) 4.78 rad h) 522.54° i) 401.07° j) 150° Clasificación de ángulos de acuerdo a su medida Ángulo agudo: es aquel que mide menos de 90°. Ángulo recto: es aquel que mide exactamente 90°. Se representa con un cuadrado en su vértice. Ángulo obtuso: es aquel que mide más de 90° pero menos de 180°. Ángulo llano: es aquel que mide exactamente 180°. Ángulo cóncavo: es aquel que mide más de 180° pero menos de 360°. Ángulo perígono: es aquel que mide exactamente 360°. Ejercicio 1.3 Determinar de qué tipo es cada uno de los siguientes ángulos de acuerdo a su medida. Realizar esquemas representativos de cada ángulo. a) b) c) d) e) f) 150° 35.32° 𝝅 𝒓𝒂𝒅 172.34° 360° 𝝅 𝟐 𝒓𝒂𝒅 g) 𝟐𝝅 𝒓𝒂𝒅 h) 359.99° i) 179.99° j) 0.9 rad 𝝅 k) 𝟒 𝒓𝒂𝒅 Respuestas: a) 150° - ángulo obtuso b) 35.32° - ángulo agudo c) 𝝅 𝒓𝒂𝒅 – ángulo llano d) 172.34° - ángulo obtuso e) 360° - ángulo perígono 𝝅 f) 𝟐 𝒓𝒂𝒅 – ángulo recto g) 𝟐𝝅 𝒓𝒂𝒅 – ángulo perígono h) 359.99° - ángulo cóncavo i) 179.99° - ángulo obtuso j) 0.9 rad – ángulo agudo 𝝅 k) 𝒓𝒂𝒅 – ángulo agudo 𝟒 Ángulos adyacentes: es un par de ángulos que poseen un lado en común y los otros dos lados pertenecen a una misma recta. Dos ángulos adyacentes entre si, siempre suman 180°. Ángulos opuestos por el vértice: son dos ángulos que se encuentran uno frente al otro al cruzarse dos rectas en un punto llamado vértice. Una pareja de estos ángulos siempre mide lo mismo. Ángulos congruentes: son aquellos que tienen la misma magnitud o medida sin importar su posición. Ángulos complementarios: son dos ángulos cuya suma resulta exactamente 90°. Ángulos suplementarios: son dos ángulos cuya suma resulta exactamente 180°. Ángulos conjugados: son dos ángulos cuya suma resulta exactamente 360°. Ejercicio 1.4 Hallar el ángulo complementario: a) 1 rad b) 51° 14’ 52’’ 𝝅 c) 𝒓𝒂𝒅 𝟒 d) 𝟎. 𝟑𝟐 𝒓𝒂𝒅 e) 47.58° Hallar el ángulo suplementario: f) 2.5 rad g) 120.5° h) 154° 50’ 15’’ 𝝅 i) 𝒓𝒂𝒅 𝟖 j) 𝟏𝟔𝟓° Hallar el ángulo conjugado: k) 51.25° l) 120° 55’ 15’’ m) n) o) 𝟑 𝟒 𝝅 𝒓𝒂𝒅 𝟐𝟕𝟎° 300° 30’ Respuestas: Hallar el ángulo complementario: a) 1 rad 32.70° b) 51° 14’ 52’’ 𝝅 c) 𝒓𝒂𝒅 𝟒 38° 45’ 8’’ ó 38.75° 45° d) 𝟎. 𝟑𝟐 𝒓𝒂𝒅 71.67° e) 47.58° 42.42° Hallar el ángulo suplementario: a) 2.5 rad b) 120.5° c) 154° 50’ 15’’ d) 𝝅 𝟖 36.76° 59.5° 25° 9’ 45’’ ó 25.16° 𝒓𝒂𝒅 e)𝟏𝟔𝟓° 157.5° 15° Hallar el ángulo conjugado: a) 51.25° 308.75° b) 120° 55’ 15’’ 239° 4’ 45’’ ó 239.08° 𝟑 c) 𝝅 𝒓𝒂𝒅 225° ó 3.93 rad d) 𝟐𝟕𝟎° e) 300° 30’ 90° 59.5° ó 59° 30’ 𝟒 Actividad del libro 1.2 Leer las páginas 12 y 13 del libro y realizar un resumen de las mismas; titularlo: Antecedentes históricos de la trigonometría. Ejercicio 1.5 Determinar el valor de los ángulos marcados con las letras mayúsculas. 180° Ángulos formados por dos rectas paralelas y una transversal Al cruzar dos rectas paralelas con una recta trasversal se forman 8 ángulos, de los cuales 4 toman un mismo valor y los otros 4 otro mismo valor. Se observa también que cuatro ángulos son internos y los otros cuatro son externos: También podemos observar que existen parejas de ángulos que no son iguales pero que juntos suman 180°: 1 y 7; 2 y 8; 3 y 5; 4 y 6 Además todas las parejas de ángulos adyacentes sabemos que suman 180°: 1 y 2; 2 y 4; 3 y 4; 1 y 3; 5 y 6; 6 y 8; 7 y 8; 5 y 7 Ejercicio 1.6 Determinar el valor de “z” y “w” sabiendo que la recta l1 y l2 son paralelas. Solución 𝟑𝒛 + 𝟖 = 𝒘 𝟑𝒛 + 𝟖 + 𝟓𝒛 − 𝟑𝟔 = 𝟏𝟖𝟎 𝟖𝒛 = 𝟏𝟖𝟎 − 𝟖 + 𝟑𝟔 𝟖𝒛 = 𝟐𝟎𝟖 𝟐𝟎𝟖 𝒛= = 𝟐𝟔 𝟖 De la primera ecuación: 𝟑(𝟐𝟔) + 𝟖 = 𝒘 𝟕𝟖 + 𝟖 = 𝒘 𝟖𝟔 = 𝒘 Ejemplos de ángulos formados por rectas paralelas y una transversal: La unión de los segmentos ̅̅̅̅ 𝐴𝐵, ̅̅̅̅ 𝐵𝐶 𝑦 ̅̅̅̅ 𝐶𝐴 forman un triángulo que se designa por ∆𝐴𝐵𝐶 si y solo si A, B y C son puntos no colineales. Los segmentos antes mencionados son los lados del triángulo y los puntos A, B y C son sus vértices. Los tres ángulos internos del triángulo están definidos por la unión de dos de sus lados en sus vértices. De forma más sencilla se utilizarán letras mayúsculas para hacer referencia a los ángulos y letras minúsculas para nombrar a los lados del triángulo, utilizando la misma letra para cada ángulo y su lado opuesto. Clasificación de los triángulos de acuerdo a la medida de sus lados Triángulo equilátero: tiene sus tres lados de igual medida. Triángulo Isóceles: tiene dos lados iguales y uno diferente. Triángulo escaleno: tiene sus tres lados de diferente medida. Clasificación de los triángulos de acuerdo a la magnitud de sus ángulos Triángulo rectángulo: es aquel que tiene un ángulo recto (90°). A los lados que conforman a dicho ángulo se les llama catetos y al lado que se encuentra frente a dicho ángulo se le llama hipotenusa. Triángulo oblicuángulo: es aquel que no tiene ángulos rectos (90°). Los triángulos oblicuángulos se clasifican a su vez de la siguiente forma: Triángulo obtusángulo: es aquel que tiene un ángulo obtuso (mayor de 90° pero menor de 180°). Triángulo acutángulo: es aquel que tiene sus tres ángulos agudos (menores de 90°). Triángulo equiángulo: es aquel que tiene sus tres ángulos iguales. Ejercicio 1.7: Nombra de que tipo son los siguientes triángulos tanto por la longitud de sus lados como por la magnitud de sus ángulos. Respuestas: a) Escaleno. Rectángulo b) Isóceles. Oblicuángulo. Obtusángulo. c) Equilátero. Oblicuángulo. Equiángulo. Acutángulo. d) Isóceles. Oblicuángulo. Acutángulo. e) Escaleno. Oblicuángulo. Acutángulo. f) Equilátero. Oblicuángulo. Acutángulo. Equiángulo. g) Escaleno. Oblicuángulo. Acutángulo. 1. La suma de los ángulos internos de cualquier triángulo siempre resulta 180°. 2. El valor de cualquier ángulo exterior de un triángulo es igual a la suma de los dos ángulos interiores no adyacentes. Ángulo exterior: se forma desde cualquier lado del triángulo con la prolongación de otro. Un triángulo tiene tres ángulos exteriores. 3. La suma de los tres ángulos exteriores de cualquier triángulo siempre resulta 360°. 4. En cualquier triángulo a mayor lado se opone mayor ángulo. 5. Si un triángulo tiene dos lados iguales entonces los ángulos interiores opuestos a estos lados también son iguales. Se dice que dos segmentos son congruentes si sus medidas son iguales. Dos ángulos son congruentes si sus magnitudes son iguales. Ahora, dos triángulos son congruentes si sus tres lados y sus tres ángulos tienen la misma magnitud en ambos triángulos sin importar si los triángulos tienen distinta posición. Es importante mencionar que no hace falta saber los 6 elementos de dos triángulos para determinar si son congruentes, basta con saber alguno de los siguientes conjuntos de 3 elementos: 1. Criterio de congruencia: LLL Dos triángulos son congruentes si sus tres lados son respectivamente iguales. A ≡ a’ b ≡ b’ c ≡ c’ → triángulo ABC ≡ triángulo A’B'C’ 2. Criterio de congruencia: LAL Dos triángulos son congruentes si son respectivamente iguales dos de sus lados y el ángulo comprendido entre ellos. b ≡ b’ c ≡ c’ α ≡ α’ → triángulo ABC ≡ triángulo A’B'C’ 3. Criterio de congruencia: ALA Dos triángulos son congruentes si tienen un lado congruente y los ángulos con vértice en los extremos de dicho lado también congruentes. A estos ángulos se los llama adyacentes al lado. b ≡ b’ α ≡ α’ β ≡ β’ → triángulo ABC ≡ triángulo A’B'C’ Dos triángulos son semejantes si tienen sus ángulos respectivamente iguales y si cada una de las tres parejas de lados homólogos guarda la misma proporción. C C’ b a A’ A c a’ b’ B c’ B’ ABC A’B’C’ (triángulo ABC es semejante al triángulo A’B’C’ ) si y sólo si : i) A = A’ ; B = B’ ; C = C’ ii) a b c = = a' b' c' Criterios de semejanza 1. Dos triángulos son sem ejante s si tienen dos ángulos iguales (AA) 2 Dos triángulos son sem ejantes si tienen los lados proporcionales (LLL) 3. Dos triángulos son semejantes si tienen dos lados proporcionales y el ángulo comprendido entre ellos igual (LAL). Toda pareja de triángulos congruentes también son semejantes, pero no toda pareja de triángulos semejantes son congruentes. La familia de los triángulos congruentes es una parte de la familia de los triángulos semejantes. Ejercicio 1.8 Resolver los siguientes problemas: 1. Un edificio de cierta altura proyecta una sombra de 11.7 m de longitud, al mismo tiempo que un poste de 6 m de largo proporciona una sombra de 3 m. Determina la altura del edificio. 2. Juan desea medir el ancho de un río, para lo cual se auxilia de una construcción como se muestra en la figura. Considere que PR es perpendicular a PS y QS es perpendicular a ST . Ayuda a Juan a calcular el ancho del río a cambio de unos cuantos décimos. Unidad II Resolución de triángulos Este teorema únicamente es válido para triángulos rectángulos y dice lo siguiente: “El cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los catetos”. c b a 𝒄𝟐 = 𝒂𝟐 + 𝒃𝟐 En otras palabras el área del cuadrado construido sobre la hipotenusa de un triángulo rectángulo es igual a la suma de las áreas de los cuadrados construidos sobre los catetos: Ejercicio 2.1 Encontrar el valor del lado faltante de los siguientes triángulos rectángulos: 5.3 m 5.6 m 8.8 m 7.5 m