TRIGONOMETRÍA TEMA 1 SECTOR CIRCULAR NÚMERO DE VUELTAS DESARROLLO DEL TEMA I. CIRCUNFERENCIA Y CÍRCULO n: N.° de vueltas: n = Circunferencia LR 2πr LR: Longitud del recorrido Nota: En el sector circular, la medida del ángulo central siempre debe estar expresada en radianes; entonces, es importante recordar: R Círculo p rad <> 180° <> 200g Longitud de la circunferencia: L = 2pR IV. ÁREA DE SECTOR CIRCULAR Área de círculo: A = pR2 R II. LONGITUD DE ARCO Sea q la medida de un ángulo trigonométrico. R R qrad L S= 1 qR2 2 L R q R S= 1 LR 2 L = qR q 0 < q ≤ 2π III. NÚMERO DE VUELTAS QUE GIRA UNA RUEDA SIN RESBALAR r L2 AT L1 d J L1+L2 N Od AT= K L 2 P q= L1–L2 d 0 < q ≤ 2p LR SAN MARCOS 2 S= L 2q V. ÁREA DE TRAPECIO CIRCULAR Fórmula básica r S qrad L 11 TRIGONOMETRÍA TEMA 1 SECTOR CIRCULAR - NÚMERO DE VUELTAS VI. PROPIEDADES a I. a 1rad L = R ↔ q = 1rad III. S: Área S IV. S: Área K∈R q Kq 3S 5S 7S S L a R II. q b B q=B–b n KS R n KL PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 De la figura AOB y COD son sectores M L1 L = 2 y el área circulares, además 3 2 del sector circular DOC es 4u2. Calcule T el área del trapecio circular ADCB. A O B De la figura, el área del sector circular AOT es igual al área del sector circular OB MOB. Si OA = , calcule la medida del 2 ángulo BOT. A) 30° B) 36° C) 94° D) 38° E) 40° UNMSM 2012–II Resolución: A) 7 B) 14 D) 12 E) 10 Resolución: L1 L = 2 =k 3 2 L1 = 3k En el sector circular L2 = 2k AOF → (5) = (2q)(5) O C r SCOD = r °–q 180 q r O 2r B Dato: SAOT = SMOB 1 (180°– q)r2 = 1 (q)(4r2) 2 2 Incógnita SADCB = 5(2q) (3k)2 (2k)2 5k2 – = = 2q 2q 2q 2q Respuesta: 5u2 A D C TEMA 1 L1 L2 O En el sector circular En el sector circular EOD → J N ED = K 1 O(8) = 4 u L2P Graficando el sector COD C SADCB = 5u2 Respuesta: 36° B TRIGONOMETRÍA O C 5u 2q q A 22 8 O 12 8 D 5u F B 1 rad 2 q= COD → EC = (1)(8) = 8 u B (2k)2 = 4 → k2 = 2q 2q Problema 3 Problema 2 2q = 1 3k 2k q Dato: M Resolviendo q = 36° A D Sea OA = r → OB = 2r A PRE UNMSM 2013–II PRE-UNMSM 2012–II Resolución: OB Sea m]BOT = q; OA = 2 → 2OA = OB T C) 18 Del gráfico mostrado AOB y COD son sectores circulares. Indique el perímetro del sector circular COD. A) 27 u B) 26 u C) 25 u D) 28 u E) 24 u E Perímetro = 28 Respuesta: 28 u D SAN MARCOS TRIGONOMETRÍA TEMA 2 RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS AGUDOS DESARROLLO DEL TEMA I. CONCEPTOS PREVIOS Se cumple: A. Razones Recíprocas Triángulo ABC (Recto en B) SenA . CscA = 1 CosA . SecA = 1 TanA . CotA = 1 C a b • a y c (longitud de los catetos) • b (longitud de la hipotenusa) Ejemplos: • 1 Csc20° Cos50° . Sec50° = 1 • Tanx . Coty = 1 → x = y Sen20° = • B • • • A c b>a∧b>c m∠A + m∠C = 90° a2 + c2 = b2 (Teorema de Pitágoras) B. Razones Complementarias (Co-razones) De las definiciones, en (II) se observa: II. DEFINICIÓN Sen A = Cos C Tan A = Cot C Sec A = Csc C Con respecto a la m∠A • • • • • • Sen A = Cateto opuesto = a Hipotenusa b Cateto adyacente Cos A = = c Hipotenusa b Cateto opuesto a Tan A = = Cateto adyacente c Cateto adyacente c Cot A = = Cateto opuesto a Hipotenusa Sec A = = b Cateto adyacente c Hipotenusa Csc A = = b Cateto opuesto a m∠A + m∠C = 90° Ejemplos: • Sen70° = Cos20° • Sec(30° + x) = Csc(60° – x) • Cos(90° – a) = Sena • Secq = Csc(90° – q) • Tan (x + 10°) = Cot3x → x + 10° + 3x = 90° 4x = 80° x = 20° En General: R.T (b) = CO – RT (90° – b) III. PROPIEDADES DE LAS RAZONES TRIGONOMÉTRICAS C. El valor de una razón trigonométrica solo depende de la medida del ángulo de referencia Sabemos: C.O. Tanq = C.A. Dado un triángulo ABC (recto en B) C a B SAN MARCOS m b c b a q n A 33 TRIGONOMETRÍA Tanq = a m = b n TEMA 2 RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS AGUDOS IV. TANGENTE Y COTANGENTE DEL ÁNGULO MITAD V. TRIÁNGULOS RECTÁNGULOS NOTABLES C b A. Exactos a k 2 A B c 1k 45° 1k A Tan = Csc A – Cot A 2 A = Csc A + Cot A 2 Cot 45° 60° 2k 1k Demostración: C 30° k 3 2 A/ D A/2 A b A b a c B • Se prolonga el lado BA hasta el punto "D" tal que AD = AC. • Formamos un triángulo isósceles uniendo "D" y "C" • Del triángulo DBC B. Aproximados 5k 53° 3k 37° 4k JA N b + c b c Cot K O = = + a a a L2 P JA N Cot K O = Csc A + Cot A L2 P Observación: Triángulos pitagóricos mas usados. 5 13 9 12 11 61 60 21 16° 30° 41 Sen 24 k 1/2 60° 3/2 45° 37° 53° 2/2 3/5 4/5 2/2 4/5 3/5 Cos 3/2 1/2 Tan 3/3 3 1 3/4 4/3 Cot 3 3/3 1 4/3 3/4 17 15 29 20 TEMA 2 7k VI. TABLA DE VALORES NOTABLES 40 8 74° 25 k TRIGONOMETRÍA 44 Sec 2 3/3 2 2 5/4 5/3 Csc 2 2 3/3 2 5/3 5/4 SAN MARCOS RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS AGUDOS PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 P = (2 + 3 ) (2 – 3 Halle el valor de: N N J Sen60° – Sen30° N P2 + 3 P KL Sen60° + Sen30°OP A)0 B) 1 D)3 E) 2– 3 J N Tg K a O = k L2 P b →∴ P = 1 Respuesta: k b Respuesta: 1 3 Problema 2 En el triángulo BAC de la figura, Problema 3 En la figura, AD = 12cm, Halle BC B AC = b cm y BC – AB = k cm donde J N b > k, halle Tg K a O L2 P C Resolución: Planteamiento Sabemos: 60° 30° 105° A 2k 30° Procedimiento Sea: J Sen60° – Sen30° N P = PN2 + 3 NP K Sen60° + Sen30°O P L J 3 1 – KK 2L 2 J 3 1 + KK 2L 2 J J K 3 – 1K N N K P = P2 + 3 P K K 3+1K L L 2– 3 A)2k B) kb k D) a E) 1 UNMSM 2012–I J K 3 – 1K N N L P= 2+ 3 L P P 2 D) 3–1 UNMSM 2009–I Resolución: Análisis de datos: 6 P Sabemos: J N Tg K q O = Cscq – Cotq L2 P 6 3 A Operación del Problema 2– 3 A B DPB notable 45° → PB = 6 En el ABC Sen30° = Del gráfico J N Tg K a O = a – c b L2 P b C → AP = 6 3 y DP = 6 a J N Tg K a O = Csca – Cota L2 P 45° 30° 60° D 12 x APD notable (30° y 60°) a c 6 B Se traza DP ⊥ AB C b J2 2– 3 B) 3( 3+1) C)2 3 E) 3( 3 –1) k b C) A)3 3 Análisis de datos 2– 3 J JJ J K 3 – 1 KK 3 – 1 K N N KK K P = P2 + 3 P K K 3 + 1 KK 3 – 1 K L LL L B C D Resolución: 2– 3 Se racionaliza SAN MARCOS a A k 3 J K K N N P = P2 + 3 P L J K K L 2– 3 C) 2 UNMSM 2014–I k P=1 J N Tg K a O = a – c ; por dato (a – c = k) b L2 P 2– 3 x 6 3 +6 → 3( 3 + 1) Respuesta : 3( 3+ 1) 55 TRIGONOMETRÍA TEMA 2 TRIGONOMETRÍA TEMA 3 RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS NOTABLES - ÁNGULOS DE ELEVACIÓN Y DEPRESIÓN DESARROLLO DEL TEMA I. TRIÁNGULOS RECTÁNGULOS NOTABLES II. RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS NOTABLES A. Exactos 30° 45° k 2 45° 1k 30° 1k Sen 60° 2k 1k k 3 B. Aproximados 53° 5k 37° 3k 4k 8° 7k 24 k 82° 7k SAN MARCOS 6 + 2 k 37° 53° 2/2 3/5 4/5 2/2 4/5 3/5 Cos 3/2 1/2 Tan 3/3 3 1 3/4 4/3 Cot 3 3/3 1 4/3 3/4 Sec 2 3/3 2 2 5/4 5/3 Csc 2 2 3/3 2 5/3 5/4 Son aquellos ángulos ubicados en un plano vertical que, en la práctica, son formados por una línea visual (o línea de mira) y una línea horizontal, como resultado de haberse efectuado una observación. Estos resultados se clasifican en: ángulos de elevación y ángulos de depresión. (ver gráficos). 74° k 6 – 5 2 3/2 45° III. ÁNGULOS VERTICALES 25 k 16° 1/2 60° 75° 4k 2 h aall isisuu v V eeaa LLínín a Línea Horizontal Línea horizontal Línea b Lín e H 15° aa:: Ángulo Ángulo de de elevación Elevación 6 TRIGONOMETRÍA b : Ángulo de TEMA 3 RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS NOTABLES ÁNGULOS DE ELEVACIÓN Y DEPRESIÓN visuales; una hacia la parte alta y la otra hacia la parte baja. Luego "q" es el ángulo formado por las dos visuales. horizontal Línea Horizontal b LLínín eeaa vVisis uuaa En el gráfico adjunto, "q" es Consideración: ll H tal el ángulo bajo el cual se divisa la torre. Note que deben trazarse las dos visuales; una hacia la parte alta y la otra hacia la parte baja. : Ángulo de depresión b b: Ángulo Luego de "q"Depresión es el ángulo formado por las dos visuales. ación q Consideración: En el gráfico adjunto. "q" es el ángulo bajo el cual se divisa la torre. Note que deben trazarse las dos PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 En base a los datos de la figura calcular Tanq. B 60° 3n D A A) 3 4 C) 3 6 E) q A) 1,2 D) 4,0 n C B) 3 5 D) 3 7 Problema 2 Resolver: x + 3Tan45° 2Sen37° + 1 = x – 3Tan45° 2Sen37° – 1 NIVEL DIFÍCIL B) 2,4 E) 5,8 Análisis de los datos: • Por el punto (D) se traza la perpendicular DP (P en AC). • El triángulo DPC es notable de 30º y 60º. • Sea n = 2. • La longitud del lado del triángulo ABC es 8. En el triángulo rectángulo sombreado 3 (APD): Tanq = 7 Respuesta: 3 7 SAN MARCOS C) 3,6 Resolución: Planteamiento: Sabemos: Resolución: 1 2 Tan45° = 1 45° 3 8 Resolución: Planteamiento: • Completando los datos, el triángulo ABC es equilátero. • Las alternativas del problema son números, entonces es conveniente asignar un valor a (n). NIVEL INTERMEDIO Problema 3 Desde un punto en tierra se divisa lo alto de un poste con un ángulo de elevación de 37º. Si la altura del poste es de 30 m. ¿A qué distancia del poste se encuentra el punto de observación? A) 10 B) 20 C) 30 D) 40 E) 50 1 3 53° 45° Planteamiento: Sabemos: Tan37° = 3 5 5 30m 37° 37° x 4 Por aritmética: a+b m+n a m = = → a–b m–n b n Análisis de los datos: Aplicando la teoría de proporciones: x 2Sen37° = 3Tan45° 1 Reemplazando y operando convenientemente: x 3 18 =2 →x= → x = 3,6 3(1) 5 5 3 4 37° Análisis de los datos: Considerando el triangulo notable de 37° y 53°, tomamos Tg37° en el gráfico del problema. Tg37° = 30 30 3 → → x = 40m = x x 4 Respuesta: C) 3,6 77 5 53° TRIGONOMETRÍA Respuesta: D) 40m TEMA 3 TRIGONOMETRÍA TEMA 4 RESOLUCIÓN DE TRIÁNGULOS RECTÁNGULOS DESARROLLO DEL TEMA I. INTRODUCCIÓN Sabemos que todo triángulo tiene seis elementos básicos, tres lados y tres ángulos. y Además otros elementos auxiliares como alturas, medianas, bisectrices, etc. q Resolver un triángulo consiste fundamentalmente en hallar los elementos básicos de este, para lo cual debemos conocer por lo menos tres de sus elementos (necesariamente uno de ellos no angular). a 1. Caso y x Para “x” x = Cosq → x = aCosq a Ejemplo: Calcule el área de la región triangular ABC, sabiendo que AB = 5 cm, AC = 6 cm y el ángulo comprendido entre dichos lados es igual a 37°. Para “y” y = Senq → y = aSenq a Resolución: a 5 S = 9 u2 37° Para “x” x = Cotq → x = aCotq a 6 IV. LEY DE PROYECCIONES Para “y” y = Cscq → y = aCscq a En todo triángulo ABC; se cumple: B aCosB + bCosA = c Conociendo un ángulo agudo y la longitud de su cateto adyacente. A 8 bCosC + cCosB = a a c 3.er Caso SAN MARCOS 1 . 5 . 6 Sen37° 2 J 3N 1 S= .5.6K O 2 L5P S= Conociendo un ángulo agudo y longitud de su cateto opuesto. x a.b Senq 2 b 2.do Caso q S= S q Conociendo la longitud de la hipotenusa y un ángulo agudo. y Para “y” y = Secq → y = aSecq a III. ÁREA DE REGIÓN TRIANGULAR er q x a II. TRES CASOS a Para “x” x = Tanq → x = aTanq a b aCosC + cCosA = b C TRIGONOMETRÍA TEMA 4 RESOLUCIÓN DE TRIÁNGULOS RECTÁNGULOS Prueba: Trazando una altura y aplicando uno de los casos mencionados anteriormente llegamos a: B c A a A cCosA C aCosC Se concluye: cCosA + aCosC = b C b PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 De la figura S1 y S2: áreas. Calcular S1 S2 Problema 2 . De la figura AC = DE = a D Respuesta: (Sena – Cosq) S1 q q A) Senq D) Csc2q C) Sec2q q b S A ab Senq S= 2 q q n S1 S2 S2 = Sec2q Respuesta: Sec2q SAN MARCOS Dado un triángulo ABC y siendo "p" el semi-perímetro determinar qué representa la siguiente expresión: K = (a+b)CosC + (a+c)CosB + (b+c)CosA A) 2p B) p C) p + a D) p – a E) p + b B Resolución: De acuerdo con la ley de proyecciones, se sabe: Dado el triángulo ABC: aCosB + bCosA = c aCosC + cCosA = b bCosC + cCosB = a Se sabe: m mSenq mCosq Resolución: a q a A E q Planteamiento Aplicando la propiedad distributiva: K = aCosC + bCosC + aCosB + cCosB + bCosA + cCosA D b Aplicando fórmula: an Senq S1 3 a = = b S2 bn Senq 3 De la figura: S1 a Análisis del problema: Asignamos variables en la figura: a E Problema 3 DC = b. Halla b/a. A) (Sena – Cosq) B) (Csca – Secq) C) (Tga – Ctgq) D) (Csca – Cosq) E) (Cosq – Csca) Resolución: Sabemos a C q S2 B) Cosq E) Sen2q aSena = aCosq + b → a(Sena – Cosq) = b b → Sena – Cosq = a a b C aSena aCosq B En el triángulo ABC, BC = Cosq → BC = aCosq a En el triángulo EBD, BD = Senq → BD = aSenq a 99 Análisis de los datos Agrupando convencionalmente: K = (aCosC + cCosA) + (bCosC+cCosB) + 14444244443 14444244443 b a (aCosB+bCosA) 14444244443 c K=a+b+c p: perímetro Respuesta: 2p TRIGONOMETRÍA TEMA 4 TRIGONOMETRÍA TEMA 5 GEOMETRÍA ANALÍTICA ECUACIÓN DE LA RECTA I DESARROLLO DEL TEMA I. CONCEPTO III. DISTANCIA ENTRE DOS PUNTOS Sistema formado por dos rectas numéricas que se intersectan en un punto de coordenadas (o;o), llamado origen de coordenadas y forman un ángulo recto. Al plano que lo determina se le llama "Plano Cartesiano" en honor a René Descartes y está dividido en 4 regiones Sean las coordenadas de dos puntos cualesquiera P1 (x1; y1) y P2 (x2; y2) del plano cartesiano la distancia "d" comprendida entre ellos se determinan por: y llamadas cuadrantes (C). P2(x2; y2) d y ––– –– + Primer cuadrante + Segundo cuadrante + + +++ + x x' – – – – –O Cuarto cuadrante Tercer cuadrante P1(x1; y1) d = (x1 – x2)2 + (y1 – y2)2 x IV. DIVISIÓN DE UN SEGMENTO EN UNA RAZÓN INDICADA y' A(x1; y1) mk Donde: P= P nk x 'x : Eje de los abscisas y 'y : Eje de las ordenadas B(x2; y2) O: Origen de coordenadas II. UBICACIÓN DE UN PUNTO V. COORDENADAS DEL PUNTO MEDIO DE UN SEGMENTO A cada punto del plano cartesiano le corresponde un par Si M(x0;y0) es el punto medio del segmento que tiene por extremos: P1 (x1; y1) y P2 (x2 ; y2). Entonces las coordenadas del punto M se determina así: ordenado (x ; y) llamados "Coordenadas cartesianas". Abscisa y nA + mB n+m Ordenado ve c to r y ra d io M(x0; y0) O SAN MARCOS x x P1(x1; y1) 10 P2(x2; y2) x0 = x1 + x2 2 y0 = y1 + y2 2 TRIGONOMETRÍA TEMA 5 GEOMETRÍA ANALÍTICA - ECUACIÓN DE LA RECTA I VI. COORDENADAS DEL BARICENTRO DE UN TRIÁNGULO Sean P1 (x1; y1) , P2 (x2 ; y2) y P3 (x3; y3) los vértices de un triángulo. El punto G (x0; y0) es el baricentro de dicho triángulo. LA RECTA I. ÁNGULO DE INCLINACIÓN Y PENDIENTE Dada un recta L al ángulo (tomado en sentido antihorario) formado por la dirección positiva del eje de abscisas y la recta se denomina ángulo de inclinación y P3(x3, y3) y G(x0, y0) P1(x1, y1) P2(x2, y2) x0 = x1 + x2 + x2 3 y0 = y1 + y2 + y2 3 a la tangente de dicho ángulo se le llama pendiente (m). El ángulo de inclinación a:0° ≤ a < 180°. Y L VII. PROPIEDAD DEL PARALELOGRAMO B(x2; y2) a O C(x3; y3) x La pendiente: m = Tana La pendiente también se puede determinar conociendo dos puntos por donde pasa la recta. D(x4; y4) A(x1; y1) Sabemos que m = Tana, de la figura se deduce: y1 + y3 = y2 + y4 y2 – y1 M= x – x 2 1 VIII. ÁREA DE UNA REGIÓN TRIANGULAR Sean P1(x1; y1) P2 (x2; y2) y P3 (x3; y3) los vértices de un Y triángulo. Entonces el área S de una región triangular en función de las coordenadas de los vértices esta dado por: B y2 1442443 x1 + x3 = x2 + x4 y P1(x1; y1) y1 S a x P3(x3; y3) A a 14444244443 x2 – x1 x1 x2 L y2 – y1 X II. ECUACIÓN DE LA RECTA A. Conociendo un punto de la recta y su pendiente P2(x2; y2) x2 y1 x1 x3 y2 x2 x x1 y3 x3 1 M y1 x y 1 2 y2 x y 3 3 y3 x y1 3 y1 M Y L (x1; y1) (+) a O X Luego: S= SAN MARCOS y – y1 = m(x – x1) 1 |M – N| 2 (Ecuación pun – pendiente) 1111 TRIGONOMETRÍA TEMA 5 GEOMETRÍA ANALÍTICA - ECUACIÓN DE LA RECTA I De esta, se deduce que la pendiente: B. Conociendo los interceptos con los ejes coordenadas Y m =– L D. Rectas paralelas y perpendiculares Dada dos rectas no verticales L1 y L2 son paralelas si y sólo si tiene igual pendiente. b a A ;B≠0 B X O Y L1 L2 x y a + b =1 O (Ecuación simétrica) m1 = m2 C. Ecuación general de la recta La ecuación general de una recta se representa así: Dadas dos rectas no verticales L 1 y L 2 son perpendiculares si y sólo sí el producto de sus pendientes es –1. Ax + By + C = 0 A, B, C ∈ R PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 Determine as coordenadas del punto P. B(7; 4) 2n Problema 2 Calcular la pendiente de la recta L. Si BC = 2AB. C y P(x, y) n B D A(1; 1) B) (2, 1) E) (2; 3) A) 2/11 D) 2/7 Resolución: B(7, 4) 2n n 2(1; 1) + 1(7; 4) = 3P 14243 14243 (2; 2) + (7; 4) = 3P 14243 14243 (9; 6) = 3P (3; 2) = P Respuesta: (3;2) C) 11/2 Respuesta: 2/11 Problema 3 Determine el área de una región triangular limitada por los ejes cartesianos y la recta. L = 2x – 3y – 60 = 0 A) 100m2 B) 200 m2 C) 300m2 2 D) 400m E) 500m2 2x – 3y – 60 = 0 →Tabulando: Para x = 0 Graficando: C y y 10 4 O 5 10 37° 3 A(3; 0) 30 L1 D(11; 6) 8 6 x 20 S (30, 0) x 1 S = (30)(20) 2 (0, –20) S = 300m2 De la figura: OB = 4; OA = 3M; AB = 5 Desde el punto trazamos un perpendicular al eje "x". La recta 1 pasa por los puntos B y D. Cálculo de pendiente. TRIGONOMETRÍA 6–4 2 = 11 – 0 11 Resolución: Resolución: B (0; 4) De la figura: 2A + 1 . B = (2 + 1)P 1 x B) 3/4 E) 7/5 P(x, y) A(1, 1) TEMA 5 37° A(3; 0) C) (5; 2) 53 ° A) (3; 2) D) (–3; 2) L m= 1221 2(0) – 3y – 60 = 0 y = –20 ⇒ (0; –20) Para y = 0 2x – 3(0) – 60 = 0 x = 30 ⇒ (30; 0) SAN MARCOS TRIGONOMETRÍA TEMA 6 ECUACIÓN DE LA RECTA II – ECUACIÓN DE LA CIRCUNFERENCIA DESARROLLO DEL TEMA I. ECUACIÓN DE LA RECTA D. Distancia entre rectas paralelas A. Rectas paralelas d(L1, L2) = y L1 |C1 – C2| d L2 A2 + B2 L1: Ax + By + C1 = 0 L1//L2 q1 q2 m1 = m2 L2: Ax + By + C2 = 0 E. Ángulo entre rectas x L1 q B. Rectas perpendiculares y Tanq = m1 – m2 1 + m1m2 L2 L1 II. CIRCUNFERENCIA L1 L2 De la figura: Centro c(h, k) m1m2 = –1 y Ecuación ordinaria q1 q2 (x – h)2 + (y – k)2 = r2 x Ecuación general L2 (h, k) r x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 C. Distancia de un punto a una recta x A. Caso Particular I P1(x1, y1) d(P1L) = (x, y) Sea: h = 0 y K = 0 → C(0, 0) Reemplazando en la ecuación ordinaria 2 2 2 2 2 2 (x – 0) + (y – 0) = r → x + y = r La ecuación anterior de la circunferencia, se denomina "forma canónica". |Ax1 + By1 + C| A2 + B2 B. Caso particular II En la ecuación: x2 + y2 = r2 2 2 Si: r = 1 → x + y = 1 L Ax + By + C = 0 SAN MARCOS 13 Ecuación de la circunferencia trigonométrica TRIGONOMETRÍA TEMA 6 ECUACIÓN DE LA RECTA II – ECUACIÓN DE LA CIRCUNFERENCIA PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 Las rectas: L1: 3x + 2y – 1 = 0 y L2: mx + ny + 5 = 0 Sus perpendiculares y el punto (2, 4) pertenece a la recta L2. Calcule (m + n). son los centros de las circunferencias cuyas ecuaciones son: A) –5/5 C)5/3 E) –8/5 A)1/2 B) 1/3 C)1/5 D) 2/3 C2: x2 + y2 + 4x + 3 = 0 B) –5/8 D) 8/5 UNMSM – 2007 C3: x2 + y2 – 4x + 3 = 0 UNMSM – 2013 UNMSM – 2005 E) 3/4 m 3 m2 = – n 2 Teoría m1m2 = –1 (perpendiculares) m1 = – J– 3 JJ– mJ = –1 → 3m = –2n L 2 LL nL ..... (I) Dado (2, 4)∈ L2 → reemplazando m(2) + n(4) + 5 = 0→2m + 4n + 5 = 0 ..(II) Resolviendo: (I) y (II) 5 4 n =– 15 → m + n =– 5 8 8 Respuesta: –5/8 Problema 2 Determine la media aritmética de las coordenadas del triángulo cuyos vértices TEMA 6 Resolución: Expresando las ecuaciones en forma A)x + y – 3 = 0 B) x + y – 4 = 0 C) y + x – 3 = 0 D) x + 2y – 3 = 0 E) x + y – 1 = 0 Resolución: A(–3; 2) y B(1; 6) L1 B(1, 6) M ordinaria C1: (x – 0)2 +(y – 2) = 1 → Centro (0,2) C2: (x+2)2 + (y – 0)2 = 1 → Centro (–2,0) 2 2 C3: (x –2) +(y+ 0) = 1→ Centro (2, 0) Coordenadas del baricentro: G J L Resolución: m= C1: x2 + y2 – 4y + 3 = 0 Problema 3 Los puntos A(–3, 2) y B(1, 6) son los extremos del segmento AB. Determine la ecuación de la mediatriz de dicho segmento. J0 + (–2) + 2 ,2 + 0 + 0 3 L 3 Incógnita: M.A. J0, 2J = L 3L TRIGONOMETRÍA 0+ 2 2 3 J J L L 2 → G 0, 3 = 1 3 Respuesta: 1/3 1441 (–1, 4) A(–3, 2) M punto medio de AB. J L J → M(–1, 4) L M –3 + 1, 2 + 6 2 2 Cálculo de la pendiente AB. 6–2 mAB = =1 1 – (–3) m1 = –1 M(–1, 4) G(x, y) Cálculo de (m1) y–4 = –1→ y – 4 = – x – 1 m1 = x – (–1) x+y–3=0 Respuesta: x + y – 3 = 0 SAN MARCOS TRIGONOMETRÍA TEMA 7 RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS EN POSICIÓN NORMAL DESARROLLO DEL TEMA I. ÁNGULO EN POSICIÓN NORMAL P(x, y) Ángulo trigonométrico generado en un plano cartesiano r con vértice en el origen de coordenadas y cuyo lado inicial y q coincide con el eje positivo de las abscisas. El lado final x puede ubicarse en cualquier parte del plano cartesiano, tal como se muestra en la figura. y De acuerdo al cuadrante donde se ubica un ángulo en posición normal, las razones trigonométricas sean posi- Vértice O Lado inicial x tivas o negativas. Ver el gráfico. y Ejemplos: y q<0 q∈IIC x a Segundo Sen y Csc (+) a>0 a∈IIIC x q y b y b>0 b = 270° x b: ángulo cuadrantal Tercero Tan y Cot (+) a>0 a: no está en posición normal r: radio vector SAN MARCOS 0 x Cuarto Cos y Sec (+) IV. ÁNGULO CUADRANTAL Son ángulos en posición normal, en el que su lado final coincide con cualquiera de los semiejes. Forma: Elementos: x: abscisa Primero Todas son positivas x a II. RAZONES TRIGONOMÉTRICAS y: ordenada L.I r y r x x y III. SIGNOS DE LAS RAZONES TRIGONOMÉTRICAS EN LOS CUADRANTES Lado final y y → Cscq= r x Cosq= → Secq= r y Tanq= → Cotq= x Senq= = r x2 + y2 Ángulo cuadrantal = 90°n, n∈ Z r>0 15 TRIGONOMETRÍA TEMA 7 RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS EN POSICIÓN NORMAL y Nota: Los ángulos cuadrantales básicos o elementales son: y y L.F 90° L.I x Propiedades de ángulos coterminales Sen a, b y q ángulos coterminales. Se cumple: y 180° L.F x Propiedad I L.I RT(a) = RT(b) = RT(q) y x 270° x b L.F x L.I (0°) a Propiedad II a – b = 360°K L.I x L.F L.I 360° a – q = 360° m b – q = 360° n k, m, n, ∈ Z Ejemplo: L.F y a V. RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS CUADRANTALES x b 0° 90° 180° 270° 360° Sen 0 1 0 –1 0 Cos 1 0 –1 0 1 Tan 0 ND 0 ND 0 Cot ND 0 ND 0 ND Observaciones: • a>0 • a<0 Sec 1 ND –1 ND 1 Csc ND 1 ND –1 ND Valor Absoluto R.T. (a) = RT(b) ∧ a – b = 360° –a < 0 –a > 0 |a| = a ; a ≥ 0 |a| = –a; a < 0 a2 = |a| |a – b| = |b – a| VI. ÁNGULOS COTERMINALES Dos ángulos se denominan coterminales si tienen como elementos comunes el lado inicial y el lado final. |a|2 = |a2| = a2 PROBLEMAS RESUELTOS Resolución: Problema 1 Se tiene un ángulo a en posición normal. Si su lado final tiene al punto (–4, –3), calcule Seca . Cota. A) 3/5 D) 5/3 –4 B) –5/4 E) –5/3 C) –3/5 UNMSM – 2006 – II TEMA 7 Calculamos r Del enunciado se tiene: a x r P(–4, –3) TRIGONOMETRÍA Tenemos: r –3 Resoluciones: J 5 J J–4J E =K KK K L–4L L–3L r = (–4)2 + (–3)2 r=5 E = Seca . Cota J r J Jx J E =K KK K Lx L Ly L ∴E= –5 3 Respuesta: –5/3 1661 SAN MARCOS RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS EN POSICIÓN NORMAL Resolución: Problema 2 Si a, f, q son ángulos agudos, tales que: 0 < a + f + q < 270° De lo cual: a f f y Sen(a + f + q) = 1 = = 4 5 6 a+q Halle Tan 2 Sen(4k + 5k + 6k) = 1 por dato UNMSM – 2009 – II A) 3 D) 4 5 B) 1 E) 3 5 C) 3 3 Piden: k = 6° 1 –3Secq = –4 J4k + 6k J K = Tan(5k) = Tan30° Tan K L 2 L Ja + q J ∴ Tan K K= 3 3 L 2 L Respuesta: Problema 3 Entonces: a f q = = =k 4 5 6 además | Tana |= – Tana SAN MARCOS ∨ 1 – 3Seca = 4 ∨ Seca = –1 a: cuadrantral 3 3 a∈IIC ∨ a∈IVC Solo es posible: Seca = 5 ; a ∈ IVC 3 Luego: Sena + Csca = – 4 + 5 Si |1 – 3 Seca | = 2, A) 9/20 D) –41/20 5 Seca = 3 como |Tana| = –Tana → Tana < 0 Recordar de ángulos cuadrantales: Si Senw = 1 y 0 < w < 360° entonces w = 90° q = 6k |1 – 3 Seca |= 4 Sen(15k) = 1; 15 k = 90° Resolución: a = 4k, f = 5k, |(1 – 3 Seca) | = 2...( )2 B) –52/7 E) 41/20 71 17 5 ∴ Sena + Csca = – C) –9/20 41 20 –4 Respuesta: –41/20 TRIGONOMETRÍA TEMA 7 TRIGONOMETRÍA TEMA 8 REDUCCIÓN AL PRIMER CUADRANTE DESARROLLO DEL TEMA II. SEGUNDO CASO Reducir un ángulo al primer cuadrante consiste en relacionar a las razones trigonométricas de un ángulo de cualquier magnitud con las razones trigonométricas de un ángulo agudo (ángulo del primer cuadrante), obteniéndose una equivalencia. Se presentan los siguientes casos: I. Para ángulos positivos mayores que una vuelta. Para reducir estos ángulos al primer cuadrante, se les debe descomponer en función al número entero de vueltas que contenga este ángulo. R.T. (360°K + a) = R.T.(a) R.T. (2kp + a) = R.T.(a) PRIMER CASO Para ángulos positivos menores que una vuelta. A. Primera forma y (90°+q) 90° La notación general de ángulos cuadrantales es: x q q (270°+q) 270° q q (180°+q) y q 2Kp (2K–1)p ∀K∈Z p (4K–1) 2 Sen(–q) = –Senq Cos(–q) = Cosq Tan(–q) = –Tanq Cot(–q) = –Cotq Sec(–q) = Secq Csc(–q) = –Cscq x 360° (360°–q) R.T. (180° ± q) = ±R.T.(q) R.T. (360° – q) = ±R.T.(q) IV. PROPIEDADES PARA ÁNGULOS RELACIONADOS Para ángulos negativos. Se demuestra que las funciones coseno y secante cuyos ángulos son negativos, éstos van a ser igual a los ángulos positivos; las demás R.T., el signo sale fuera del ángulo y afecta a toda la R.T. Nota: El signo (±) dependerá del cuadrante donde se ubica el ángulo y también de la razón trigonométrica original. SAN MARCOS p 2 Para ángulos negativos. Se demuestra que las funciones coseno y secante cuyos ángulos son negativos, éstos van a ser igual a los ángulos positivos; las demás R.T., el signo sale fuera del ángulo y afecta a toda la R.T. B. Segunda forma 180° 0 < a < 360° III. TERCER CASO R.T. (90° + q) = ±CO – R.T.(q) R.T. (270° ± q) = ±CO – R.T.(q) (180°–q) (4K+1) Observación: q (270°–q) K∈Z 18 TRIGONOMETRÍA TEMA 8 REDUCCIÓN AL PRIMER CUADRANTE Si: a + b = 180° < > p Cosa Tana Cota Seca + + + + Si: a + b = 360° < > 2p Cosb = 0 Tanb = 0 Cotb = 0 Secb = 0 Sena Tana Cota Csca Sena = Senb Csca = Cscb + + + + Senb = 0 Tanb = 0 Cotb = 0 Cscb = 0 Cosa = Cosb Seca = Secb Nota: Es importante tener presente: Nota: q > 0 → –q < 0 Sen(x–y) = –Sen(y–x) q < 0 → –q > 0 Cos(x–y) = Cos(y–x) PROBLEMAS RESUELTOS Resolución: Problema 1 Simplificar: = A Tan(180° + x) Sen(270° + x) + Cot(90° − x) Cos(180° − x) A) 3 D) 1 B) 2 E) 6 Debemos tener presente que solo se pueden sumar medidas angulares, si estas tienen en el mismo sentido. –b C) 4 64 + x2 = x2 + 4x + 4 → 4x = 60° x = 15 Aplicando las fórmulas de reducción al primer cuadrante en cada término. Tan(180° + x) = + Tanx Cot(90° – x) = + Tanx Sen(270° + x) = – Cosx Cos(180° – x) = – Cosx a + (–b) = 180° Reemplazando: K = (–Senb) + Senb + (–Cosb) + Cosb (Tanx) (−Cosx) = A + → = A 2 (Tanx) (−Cosx) Respuesta: B) 2 Reemplazando: a – b = 180° → a = 180° + b Reemplazando Por fórmula de reducción al primer cuadrante. K=0 Respuesta: A) 0 De la figura, calcular: De la figura, calcular: K = Sena + Senb + Cosa + Cosb A) 0 B) 1 C) 2 D) 4 E) 3 SAN MARCOS A) 5 D) 2 x+2 x B) 4 E) 8 91 19 q De la figura: a + q = 180° Se cumple: Seca + Secq = 0 Reemplazando: Reemplazando en la incógnita: M = 5 Secq + Sec53 8 15 a –17 17 + Secq = 0 → Secq = 15 15 Problema 3 a 17 8 K=Sen(180°+b)+Senb+Cos(180°+b) +Cosb Problema 2 b Aplicamos el teorema de Pitágoras para calcular (x). 82 + x2 = (x + 2)2 Operando adecuadamente: a De la figura: Resolución: Resolución: 17 5 17 5 12 M= 5 − − + = − + = 3 3 3 15 3 M=–4 q C) –4 TRIGONOMETRÍA Respuesta: C) –4 TEMA 8 TRIGONOMETRÍA TEMA 9 CIRCUNFERENCIA TRIGONOMÉTRICA DESARROLLO DEL TEMA I. CIRCUNFERENCIA III. ARCOS DIRIGIDOS EN POSICIÓN NORMAL Una circunferencia es el lugar geométrico de todos los puntos en el plano tales que equidistan con respecto a un punto fijo llamado centro. La distancia constante se denomina radio. y De la figura: Centro c(h, K) (h, k) Ecuación ordinaria (x–h)2+(y–k)2 = r2 • Definición Son aquellos arcos formados en la C.T. que se generan a partir del origen de arcos (posición inicial: A) y cuyo extremo (P) será la posición final de dicho arco. Diremos que un arco pertenece a un determinado cuadrante, si su extremo pertenece a dicho cuadrante. Por ejemplo a y b son arcos dirigidos en posición normal. y – P: extremo del B a arco “a”, a∈II; P es un arco positivo arad A (sentido antihorario) x brad – Q: extremo del arco b “b”, b∈IVC; b es un arco Q negativo (sentido horario) r (x, y) x A. Caso particular (I) Sea: h = 0 y K = 0 → C(0, 0) Reemplazando en la ecuación ordinaria (x–0)2 + (y–0)2 = r2 → x2 + y2 = r2 La ecuación anterior de la circunferencia, se denomina "forma canónica". B. Caso particular (II) 2 2 En la ecuación: x + y = r Si: r = 1 → IV. ARCO CUADRANTAL Denominaremos de esta manera a aquellos arcos dirigidos en posición normal, cuyo extremo coincida con alguno de los puntos de intersección de los ejes con la C.T. (A, B, A', B'). Por ejemplo: 2 x2 + y2 = 1 Esta es la ecuación de la circunferencia trigonométrica. y p 2 II. CIRCUNFERENCIA TRIGONOMÉTRICA Es aquel conjunto de infinitos puntos que pertenecen al plano cartesiano cuya distancia al origen de coordenadas es igual a la unidad de dicho sistema. y Donde: B • O (0; 0): origen de C.T. coordenadas 1 • A (1; 0): origen de arcos x • B (0; 1): origen de O A' A complementos • A' (–1; 0): origen de suplementos LT B' x2 + y 2 = 1 • LT: eje de tangentes SAN MARCOS p rad 2 C.T. y A x –p C.T. A –prad x V. REPRESENTACIÓN GEOMÉTRICA DE LAS RAZONES TRIGONOMÉTRICAS EN LA C.T. Las razones trigonométricas serán representadas a partir de segmentos dirigidos los cuales brindarán la siguiente información: 20 TRIGONOMETRÍA TEMA 9 CIRCUNFERENCIA TRIGONOMÉTRICA 1. La longitud del segmento, indicará la magnitud de la razón. 2. El sentido del segmento, indicará el signo de la razón. Los signos de dichos segmentos se regirán bajo el siguiente convenio de signos: – Los segmentos rectilíneos horizontales hacia la derecha de X'X son positivos y hacia la izquierda de XX' son negativos. – Los segmentos rectilíneos verticales hacia arriba de Y'Y son positivos y hacia abajo de YY' son negativos. y (–) (+) (+) x (–) (–) (+) III. Cuadrante Senp = 0 3p Sen = –1 2 Cos A. Seno El seno de un arco en la C.T. se representa mediante la ordenada del extremo del arco: y p =0 2 II. Cuadrante p Cos = 0 2 Cosp = –1 III. Cuadrante Cosp = –1 a Cos A O x 3p =0 2 IV. Cuadrante 3p Cos = 0 2 q senq Q(x2; y2) Cos2p = 1 B. Coseno El coseno de un arco en la C.T. es la abscisa del extremo del arco: O S(x2, y2) decreciente decreciente creciente creciente b a R(x1; y1) b A O C.T. x Cosf N(1; y1) tana A x M(1; y2) f Entonces: Tana = y1 Tanb = y2 Entonces: Cosb = x1 ; Cosf = x2 SAN MARCOS creciente La tangente de un arco en la C.T. es la ordenada del punto de intersección, entre el eje de tangente y la prolongación del radio que contiene al extremo del arco: y y Cosb decreciente C. Tangente Entonces: Sena = y1 Senq = y2 C.T. Decreciente Análogamente I. Cuadrante Cos 0 = 1 sena Creciente (–) VI. DEFINICIONES C.T. II. Cuadrante p Sen = 1 2 Senp = 0 Sen2p = 0 y' P(x1; y1) I. Cuadrante Sen0 = 0 p Sen = 1 2 IV. Cuadrante 3p Sen = –1 2 (+) x' Variación Analítica 12 21 TRIGONOMETRÍA TEMA 9 CIRCUNFERENCIA TRIGONOMÉTRICA Entonces: Seca = x1 Secb = x2 D. Cotangente La cotangente de un arco es la abscisa del punto de intersección entre la recta tangente que pasa por el origen de complementos y la prolongación del radio que pasa por el extremo del arco: Eje de M(x2; 1) N(x1; 1) Cotangentes L a F. Cosecante La cosecante de un arco es la ordenada del punto de intersección entre la recta tangente que pasa por el extremo del arco y el eje y. y M(0, y1) x P b C.T. Ctgb = x2 Variación Analítica I. CuadranteII. Cuadrante Tan0 = 0 p x→ Creciente 2 Tanx → ∞ P y Q: puntos de tangencia Entonces: Csca = y1 Cscb = y2 Tanp = 0 III. CuadranteIV. Cuadrante Tanp = 0 3p Creciente x→ 2 Tax → + ∞ Variación Analítica p • 1 ≤ Secx ∨ Secx ≤ –1, ∀x ∈ R–'(2k+1) ,k∈z1 2 Secx –1 3p 2 Tanx → –∞ Cscx Creciente Tan2p = 0 –1 E. Secante • • P a O M(x1; 0) Seca b En forma práctica la línea seno es una vertical en la C.T. y la línea coseno es una horizontal. –1 ≤ SenqImpar ≤ 1 –1 ≤ CosqImpar ≤ 1 0 ≤ SenqPar ≤ 1 0 ≤ CosqPar ≤ 1 Si nos indican el cuadrante, el intervalo será ABIERTO. x • C.T. P y Q: puntos de tangencia TRIGONOMETRÍA 1 Es importante tener presente que: La secante de un arco es la abcisa del punto de intersección entre la recta tangente que pasa por el extremo del arco y el eje x. y TEMA 9 1 • 1 ≤ Cscx ∨ Cscx ≤ –1, ∀x ∈ R – {kp, k ∈ Z} x→ Q Q N(0, y2) Creciente Secb x b C.T. p x→ 2 Tanx → –∞ N(x2, 0) A O Cscb Entonces: Ctga = x1 ; a Csca A O 2222 En toda circunferencia trigonométrica el arco (expresado en unidades de longitud) es numéricamente igual al ángulo que subtiende dicho arco, expresado en radianes. SAN MARCOS CIRCUNFERENCIA TRIGONOMÉTRICA PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 Hallar Fmax – Fmin, si: Resolución: C.T. F = 2sena – 3versq + 4covf A) 18 B) 16 C) 15 D) 14 E) 12 y (0, 1) y P O A' 1 1 M A Q x x (1, 0) q UNMSM 2002–I NIVEL FÁCIL Resolución: Se sabe que: –1 ≤ sena ≤ 1 0 ≤ versq ≤ 2 0 ≤ cosf ≤ 2 luego: Fmax = 2(1) – 3(0) + 4(2) = 10 Fmax = 2(–1) – 3(2) + 4(0) = –8 Respuesta: A) 18 Problema 2 Determine el área de la región sombreada x2 + y 2 = 1 q P SenqCosq 4 SenqCosq C) – 16 E) –SenqCosq Analizando el gráfico: Base: A´A = 2 UNMSM 2001–I Sabemos: S = NIVEL INTERMEDIO 1 bh (I) 2 Resolución: 1 Sabemos: |a| = –a, a < 0 q Para la altura q∈IVC, y 1 q Cosq h PM = |senq| = –senq x q B) Sena C) –Senq E) –Sena NIVEL INTERMEDIO SAN MARCOS B) – Altura: Reemplazando en (I) A) Tanq D) Senq SenqCosq 8 SenqCosq D) – 2 A) – S= 1 (2)(–Senq) → S = – Senq 2 Respuesta: C) –Senq Problema 3 En la figura mostrada, halle el área de la región triangular OQP. 32 23 Del gráfico: h = cosq|senq| Luego: A= 1 –2(Cosq Senq) 4 2 A=– SenqCosq 4 Respuesta: A) – TRIGONOMETRÍA SenqCosq 4 TEMA 9 TRIGONOMETRÍA TEMA 10 IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS SIMPLES DESARROLLO DEL TEMA Es una igualdad establecida entre expresiones que involucran razones trigonométricas de una o más variables, las cuales se verifican para todo valor admisible de dichas variables. Ejemplo: La igualdad: Sen2x + Cos2x = 1, se verifica para cualquier valor real que le asignemos a la variable por consiguiente: Sen2x + Cos2x = 1 I. 1 Cotx • Cotx = 1 Tanx • Tanx = C. Identidades por división Tanx = Senx Cosx Es una identidad ∀ x ∈ r Cotx = Cosx Senx CLASIFICACIÓN DE LAS IDENTIDADES FUNDAMENTALES D. Identidades auxiliares A. Identidades pitagóricas 2 2 1. Sen x + Cos x = 1 2 2 ∀x∈r • Sen x = 1 – Cos x • Cos2x = 1 – Sen2x 2 2 2. 1 + Tan x = Sec x • Tan2x = Sec2x – 1 • 1 = Sec2x – Tan2x 2 2 3. 1 + Cot x = Csc x • Cot2x = Csc2x – 1 • 1 = Csc2x – Cot2x ∀ x ≠ (k + 1) p ; k ∈ z 2 ∀ x ≠ kp; k ∈ Z Senx Cscx = 1 3. Csc4x + Cot4x = 1 + 2Csc2xCot2x 4. Sen6x + Cos6x = 1 – 3Sen2xCos2x 5. Sec6x – Tan6x = 1 + 3Sec2xTan2x 6. Csc6x – Cot6x = 1 + 3Csc2xCos2x Tanx + Cotx = SecxCscx 1 SenxCosx Tanx + Cotx = 11. Senx = 1 Cosx Senx 1 ± Cosx 12. Cosx = 1 Senx Cosx 1 ± Senx 13. 14. Cosx Secx = 1 Secx Cscx 1 1 Tanx Cotx = Secx Tanx = Cscx Cotx 15. Sec2xCsc2x = Sec2x + Csc2x 1 Secx • Secx = 1 Cosx • Cosx = II. FUNCIONES AUXILIARES Senoverso = Ver(q) = 1 – Cosq Cosenoverso = Cov(q) = 1 – Senq Ex Secante = Ex Sec(q) = Secq – 1 Tanx Cosx = 1 SAN MARCOS Sec4x + Tan4x = 1 + 2Sec2xTan2x 9. (Senx + Cosx)2 = 1 + 2SenxCosx 10. (1 + Senx + Cosx)2 = 2(1 + Senx)(1 + Cosx) 1 Cscx • Cscx = 1 Senx 3. 2. 8. • Senx = 2. Sen4x + Cos4x = 1 – 2Sen2xCos2x 7. B. Identidades recíprocas 1. 1. 24 TRIGONOMETRÍA TEMA 10 IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS SIMPLES PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 Si (a) ∈ III c, simplifique A = Cot2a + Csca A) –1 D) –1/2 Csc2a (Csc2a + Sec2a) (Tana+ Cota)2 B) 1/2 E) 1 C) 3/2 PRE-SAN MARCOS 2011 NIVEL FÁCIL Resolución: 2 2 2 2 Sabemos Sec a + Csc a = Sec aCsc a Problema 2 Si Cosa = m , donde |m| ≠ |n| n Calcule k = (Cota + Csca)(Tana – Sena) 2 A) n – 1 m2 2 B) m – 1 2 n 2 C) m – 1 mn 2 2 D) m – n mn 2 A = Cot2a + Csca 2 SAN MARCOS Calcula K = 4m2 + 4/3t + 7 E) n – m mn A) 7 D) 4 2 2 Csc a (Sec a + Csc a) Sec2aCsc2a 2 2 Respuesta: –1 B) 8 E) 3 UNMSM 2012 C) 1 UNMSM 2013 NIVEL INTERMEDIO Resolución: 2 A = Cot a+ Csca|Csca| = Cot a – Csc a (–) ⇒ A = –1 Problema 3 Sabiendo Cosa = m y 3Sen2a = t 2 Tana + Cota = SecaCsca Para el problema 2 2 k = Seca – Cosa = n – m → k = n – m m n mn Respuesta: n2 – m2 mn NIVEL DIFÍCIL Resolución: Efectuando operaciones k = (Cota + Csca)(Tana – Sena) k = CotaTana – CotaSena + CscaTana – SenaCsca Reemplazando los datos en ña incógnita k = 4Cos2a + 4/3(3Sen2a) + 7 Simplificando y factorizando Simplificando identidades 1 k = 1 – Cosa Sena + Sena Sena 52 25 Sena – 1 Cosa k = 4(Cos2a + Sen2a) + 7 → k = 1 TRIGONOMETRÍA Respuesta: 1 TEMA 10 TRIGONOMETRÍA TEMA 11 IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS DE ARCOS COMPUESTOS DESARROLLO DEL TEMA I. IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS PARA LA SUMA DE DOS ARCOS II. IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS PARA LA DIFERENCIA DE DOS ARCOS Estas igualdades se verifican para todos los valores admisibles de sus variables y son las siguientes: Estas igualdades se verifican para todos los valores admisibles de sus variables y son las siguientes: Sen(x – y) = SenxCosy – Cosx Seny Sen(x + y) = SenxCosy + Cosx Seny ∀ x, y ∈ R ∀ x, y ∈ R Cos(x – y) = CosxCosy + Senx Seny Cos(x + y) = CosxCosxy – Senx Seny ∀ x, y ∈ R ∀ x, y ∈ R Tan(x + y) = Tanx + Tany 1 – TanxTany Tan(x – y) = ∀ x, y, (x – y) ≠ (2k + 1) p/2; K ∈ R ∀ x, y, (x + y) ≠ (2k + 1) p/2; K ∈ R Ejemplo: Ejemplo: Calcule el valor de Tan8° Calcule el valor de Sen75° Resolución: Resolución Expresaremos nuestra variable 8° en función de ángulos conocidos. Expresamos nuestra variable que es "75°" en función de ángulos conocidos por ejemplo "45° + 30°", para luego aplicar las identidades de la suma de ángulos • Tanx – Tany 1 + TanxTany • Sen75° = Sen(45° + 30°) = Sen45°Cos30° + Sen30°Cos45° Sen75° = SAN MARCOS Tan45° – Tan37° 1 + Tan45° × Tan37° 3 1 4 Tan8° = = 4 3 7 1+ 4 4 1– 2× 3+ 1× 2 2 2 2 2 Sen75° = Tan8° = Tan(45° – 37°) = 6+ 2 4 Tan8° = 26 1 7 TRIGONOMETRÍA TEMA 11 IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS DE ARCOS COMPUESTOS III. DEMOSTRACIÓN DEL SENO Y COSENO DE LA SUMA DE DOS ÁNGULOS Del siguiente gráfico: Observación: p 4 Tana ± Tanb ± TanaTanb = 1 Si : a ± b = 45° < > y C.T. Q Seny 1 Senq A' P R SenxSeny x SenyCosx T M sy y Co SenxCosx q x Cosq CosxCosy S A Importante: C.T. f(x) = aSenx ± bCosx; x ∈ a2 + b2 ≤ f(x) ≤ + a2 + b2 x En el gráfico se observa que q ∧ (y + x) son suplementarios → Senq = Sen(y + x) V. PROPIEDADES PARA TRES ÁNGULOS → Cosq = –Cos(x + y) Ademas QP = RS Estas propiedades se cumplen siempre que los tres ángulos estén relacionados bajo una condición Senq = SenxCosy + SenyCosx ∴Sen(x + y) = SenxCosy + SenyCosx 1. Siendo: También: PS = QR x + y + z = p ó kp, k ∈ Z Cosq + CosxCosy = SenxSeny Cosq = SenxSeny – CosxCosy Tanx + Tany + Tanz = TanxTanyTanz –Cos(x + y) – CosxCosy CotxCoty + CotxCotz + CotyCotz = 1 ∴Cos(x + y) = CosxCosy – SenxSeny p ;n ∈ 2 ∀x, y, z ≠ np,n ∈ ∀x, y, z ≠ (2n + 1) IV. IDENTIDADES AUXILIARES 2. Siendo: Sen(x ± y) = Tanx ± Tany CosxCosy x + y + z = p ó (2k + 1) p ;k ∈ 2 2 Sen(x + y)Sen(x – y) = Sen2x – Sen2y Sen(x + y)Sen(x – y) = Cos2y – Cos2x Cotx + Coty + Cotz = CotxCotyCotz TanxTany + TanxTanz + TanyTanz = 1 Cos(x + y)Cos(x – y) = Cos2x – Sen2y ∀x, y, z ≠ np;n ∈ ∀x, y, z ≠ (2n + 1) Tan(x ± y) = Tanx ± Tany ± TanxTanyTan(x ± y) SAN MARCOS 72 27 p ;n ∈ 2 TRIGONOMETRÍA TEMA 11 IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS DE ARCOS COMPUESTOS PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 Indique la expresión equivalente a p p p E = Cos – – x + Cosx x – + Cosx, ] 0; [ 6 2 6 A) 3Cosx B) 3 2 C) –7/2 3 C) 3 2/2 D) –5 3/9 B) –7 3/9 E) –4 3/9 E) 2 C) ( 3 + 3)Cosx UNMSM 2014–II UNMSM 2014–II D) ( 3 + 1)Cosx Resolución: E) (2 + 3 )Cosx UNMSM 2014–II Resolución: Planteamiento Sabemos: Cos(x ± y) = Cosx.Cosy ± Senx.Seny Cos(–A – B) = Cos(A + B) Desarrollando las formulas: p p p E = Cos .Cosx – Sen Senx + Cosx.Cos + 6 6 6 E = 2Cos A) –5/ 3 D) 2 3 B) 2 3Cosx Senx.Sen Problema 2 p Si: a + b = , halle (1 – cota)(1 – cotb) 4 A) 2/3 p + Cosx 6 Inicialmente ubicamos la propiedad p a + b = " Tana + Tanb + Tana.Tanb = 1 4 En base a esta propiedad, se procederá a indicar la forma de la incógnita. Tana + Tanb + Tana.Tanb = 1 Dividiendo miembro a miembro por " Tana.Tanb" Cotb + Cota + 1 = Cota.Cotb Trasponiendo (Cotb – Cota.Cotb) – (Cota – 1) + 1 = –1 Factorizando: p Cosx + Cosx 6 E = 3Cosx + Cosx Cotb(1 – Cota) – (Cota – 1) = 2 Respuesta: E Resolución: Planteamiento • Ángulos compuestos • Se observa teoría de ángulo exterior Operación del problema: a Ángulo exterior q = (60° + a) Cota = Cot(60° + a) Desarrollando Cotq = Problema 3 En la figura, Tana = 2 3 E = ( 3 + 1)Cosx Tana = 2 3 q 60° Cotq = 1 – ( 3)(2 3) 3 +2 3 –5 3 9 a Respuesta: D TEMA 11 TRIGONOMETRÍA q 60° 2882 Respuesta: D SAN MARCOS TRIGONOMETRÍA TEMA 12 IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS PARA ARCO MÚLTIPLE I DESARROLLO DEL TEMA Sen2x = 1 – Cos2x ⇒ Cos2x = Cos2x – (1 – Cos2x) Cos2x = 2Cos2x – 1 IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS PARA ARCO DOBLE El objeto de estas igualdades es expresar las razones trigonométricas del ángulo doble en términos de las razones trigonométricas del ángulo simple ; estas igualdades serán válidas para todos los valores admisibles de sus variables. I. II. IDENTIDADES AUXILIARES 1 + Cos2x = 2Cos2x IDENTIDADES FUNDAMENTALES 1 – Cos2x = 2Sen2x Senx = 2SenxCosx ∀x∈r Cotx – Tanx = 2Cot.2x Cos2x = Cos2x – Sen2x Cotx + Tanx = 2Csc2x ∀x∈r Tan2x = III. ÁNGULO DOBLE EN FUNCIÓN DE TANGENTES 2Tanx 1 – Tan2x Cuando se quiera expresar las razones trigonométricas del ángulo doble [RT(2x)] en función de la tangente del ángulo simple (Tanx), convendría elaborar el triángulo de las tangentes: ∀ x ≠ {(2n + 1) p ; (2n + 1) p }; n ∈ Z 4 2 Observación: Con la ayuda de la identidad sen2x + cos2x = 1, se puede expresar el coseno del ángulo doble (cos2x), ya sea en función del seno o coseno del ángulo simple (senx o cosx) para lo cual procederemos del modo siguiente: 1 + Tan2x Sabemos que: Cos2x = Cos2x – Sen2x = 1 Pero: Cos2x = 1 – Sen2x ⇒ Cos2x = (1 – Sen2x) – Sen2x ∴ Cos2x = 1 – 2Sen2x 1 – Tan2x Sabemos que: Cos2x = Cos2x – Sen2x Pero: SAN MARCOS 2Tanx 29 ⇒ Sen2x = 2Tanx 1 + Tan2x ⇒ Cos2x = 1 – Tan2x 1 + Tan2x ⇒ Tan2x = 2Tanx 1 – Tan2x TRIGONOMETRÍA TEMA 12 IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS PARA ARCO MÚLTIPLE I IV. DEMOSTRACIÓN DE LAS IDENTIDADES FUNDAMENTALES • Demostración de Sen2x = 2SenxCosx Sabemos que: Sen(a + q) = SenaCosq + SenqCosa Haciendo a = x ∧ q = x tendremos: Sen(x + x) = SenxCosx + SenxCosx 2 ∴ • IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS PARA EL ÁRCO MITAD DEFINICIÓN El objeto de estas igualdades es expresar las razones x a q trigonométricas del ángulo mitad ; ;... en términos de 2 2 2 las razones trigonométricas del ángulo simple estas igualdades son válidas para todos los valores admisibles de sus variables. I. Sen2x = 2Senx.Cosx IDENTIDADES FUNDAMENTALES Demostración de: Cos2x = Cos2x – Sen2x x 1 – Cosx Sen = ± 2 2 Sabemos que: ∀x∈r Cos(a + q) = CosaCosq – SenaSenq Haciendo; a = x ∧ q = x; tendremos: x 1 + Cosx Cos = ± 2 2 ∀x∈r Cos(x + x) = CosxCosx + SenxSenx 2 ∴ • Cos2x = Cos2x.Sen2x x 1 – Cosx Tan = ± 1 + Cosx 2 Demostración de: 2Tanx Tan2x = 1 – Tan2x Sabemos que: Tan(a + q) = ∀ x ∈ r – {2n – 1}; n ∈ Z x 1 + Cosx Cot = ± 1 – Cosx 2 Tana + Tanq 1 – TanaTanq ∀ x ∈ r – {2np}; n ∈ Z Haciendo; a = x ∧ q = x; tendremos: Tan + tanx Tan(x + x) = 1 – Tanx.Tanx 2x ∴ Tan2x = Observación: El signo que aparece en los radicales depende del cuadrante en el cual se ubique el ángulo mitad x y 2 del ordenador que lo afecte. 2Tanx 1 – Tan2x PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 Simplificar: A= A) B) C) D) E) Sen5° Sen20° Sen10° Sen15° Sen25° A= Sen20° + Sen10° 2Cos10° + 1 Factorizando Sen10° (2Cos10° + 1) A= 2Cos10° + 1 A = Sen10° Respuesta: C) Sen10° UNMSM - 2000 NIVEL FÁCIL Resolución: Desarrollamos por arco doble Sen20° = 2Sen10°.Cos10° TEMA 12 2Sen10°Cos10° + Sen10° 2Cos10° + 1 B) 1/3 E) 3/4 C) 2/9 UNMSM 2011-I NIVEL INTERMEDIO Resolución: Por degradación de arco doble 2Sen2a = 1 – Cos2a Remplazando Cos4a + 1 – cos2a = 0 Problema 2 Si: Cos4a + 2Sen2a = 0 y Cos2a ± 0 Calcule Cos2a TRIGONOMETRÍA A) 1/12 D) 1/8 3003 2Cos22a – Cos2a = 0 Cos2a(2Cos2a – 1) = 0; (Cos2a ≠ 0 ) SAN MARCOS IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS PARA ARCO MÚLTIPLE I Nos queda: 2Cos2a – 1 = 0 Por arco doble: 2(2Cos2a – 1) – 1= 0 4Cos2a – 3 = 0 Cos2a = 3/4 Respuesta: E) 3/4 Problema 3 En el gráfico, el triángulo rectángulo ABC es recto en B (a < 45°) y AM = MC = 1/2 cm. Calcular el área del triángulo ABC. C A) 1 CosaSen3a cm2 2 B) 1 Cos4aSena cm2 2 C) 1 Cos2aSena cm2 2 C a 1 2 a A 1 D)Cos3aSena cm2 2 E) 1 CosaSen2a cm2 2 a A SAN MARCOS M B Resolución: Por resolución en (MCB) 13 31 2a M 1 Cos2a B 2 S ABC = 11 1 Sen2a (1 + Cos2a) 2 2 2 S ABC = 11 1 2Sen2a (2Cos2a) 2 2 2 S ABC = 1 SenaCos 3a cm2 2 UNMSM 2010–II NIVEL INTERMEDIO 1 2 1 Sen2a 2 Respuesta: E) 2 + 1 TRIGONOMETRÍA TEMA 12 TRIGONOMETRÍA TEMA 13 IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS PARA ANGULO MÚLTIPLE II DESARROLLO DEL TEMA I. FÓRMULA RACIONALIZADA DEL ÁNGULO MITAD A. Tan x 1 Cosx Cot = + 2 Senx Senx x = Cscx – Cotx 2 Sabemos: x • Cscx + Cotx = Cot ........ (I) x2 • Cscx – Cotx = Tan ........ (II) 2 Sabemos que: x x 2 ; multiplicando por: Tan = 2 Cos x 2 x 2Sen (Numerador y denominador), tendremos: 2 x x x Sen 2Sen 2Sen2 x 1 – Cosx 2. 2= 2 = Tan = Senx 2 Cos x 2Sen x 2Sen x Cos x 2 2 2 2 Sen Tan Sen x x = Cscx – Cotx 2 x x – Tan 2 2 Csc40° + Cot40° = Cot20° Csc6a – Cot6a = Tan3a Cot20° + Tan20° = 2Csc40° Cot12q – Tan12q = 2Cot24q III. IDENTIDADES DEL ÁNGULO TRIPLE A. Sen3x = 3Senx – 4Sen3x Demostración: Sen3x = Sen(2x+x) Sen3x = Sen2xCosx + Cos2Senx Sabemos por ángulo doble: Sen2x = 2SenxCosx ; multiplicando por: Cos2x = 1 – 2Sen2x x (Numerador y denominador), tendremos: 2 x x x Cos 2Cos 2Cos 2 x 2. 2= 2 = 1 + Cosx Cot = Senx 2 Sen x 2Cos x 2Sen x Cos x 2 2 2 2 Reemplazando: 2Cos Sen3x = (2Senx Cosx) Cosx + (1–2Sen2x) Senx Sen3x = 2Senx Cos2x + Sen – 2Sen3x 2 2 Sabemos: Cos x = 1 – Sen x Senx SAN MARCOS 2Cotx = Cot • • • • Demostración de: x Cot = Cscx + Cotx 2 Sabemos que: Cos x x + Tan 2 2 Ejercicios de aplicación x = Cscx + Cotx 2 Cot 2 (I)+(II) ⇒ 2Cscx = Cot (I)–(II) ⇒ Senx B.Cot x = Cscx + Cotx 2 II. IDENTIDADES AUXILIARES Demostración de: x Tan = Cscx – Cotx 2 x 1 Cosx Tan = – ∴ 2 Senx Senx ∴ Cot 32 TRIGONOMETRÍA TEMA 13 IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS PARA ANGULO MÚLTIPLE II Reemplazando: Sen3x = 2Senx (1 – 2Sen2x) + Senx – 2Sen3x Sen3x = 2Senx – 2Sen3x + Senx – 2Sen3x Sen3x = 3Senx – 4Sen3x Análogamente: Tan ( A + B + C ) = Sea: Tan3x = Tan(x+x+x) Tan3x = Cos3x = 4Cos3x – 3Cosx B. Tan3x = 1 – 3Tan2x Sen3x = 3Senx – 4Sen3x Sen3x = Senx(2Cos2x+1) Sen3x = 4SenxSen(60°–x) Sen(60°+x) Cos3x = 4Cos3x – 3Cosx Cos3x = Cosx(2Cos2x–1) Cos3x = 4CosxCos(60°–x) Cos(60°+x) 1+Cos2x = 2Cos2x Doble Observación: Tan3x = Triángulo notable 72° 3Tanx – Tan3x En general: Demostración: Sabemos: Cos3x = 4Cos3x – 3Cosx 2 Cos3x = Cosx 2 x 2Cos x – 3 Recordando: 3Tanx – Tan3x 1 – 3Tan2x Tan3x = TanxTan ( 60° – x ) Tan ( 60° + x ) 5 –1 18° 10 + 2 5 Nota: Cot3x = Cotx Cot(60°–x) Cot(60°+x) Observación: Cos3x = Cosx[2(1+Cos2x)–3] Cos3x = Cosx(2Cos2x–3) C. Tan3x = Tanx + Tanx + Tanx – TanxTanxTanx 1 – ( TanxTanx + TanxTanx + TanxTanx ) Efectuando operaciones: Cos3x = Cosx(2Cosx2x–1) 4 TanA + TanB + TanC – TanATanBTanC 1 – ( TanATanB + TanATanC + TanBTanC ) Triángulo notable 4 3Tanx – Tan3x 1 – 3Tan2x 54° 10 – 2 5 36° Demostración: Sabemos: 5+1 PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 p x Si: x+y = y además Cot = 2+Secy 2 2 Calcular: K = 6Tanx + 5 Cosx A) 1 B) 2 D) 4 E) 5 C) 3 NIVEL INTERMEDIO Resolución: Aplicamos la fórmula de ángulo mitad Cscx + Cotx = 2 + Secy SAN MARCOS Por razones complementarias: Secy = Cscx Reemplazando Reemplazando en K 2 1 K = 6 + 5 → K = 5 2 5 Respuesta: 5 2 → CA 1 → CO Cotx = 5 1 2 33 33 x Problema 2 Hacer más simple la expresión: E = 4Cos2x – Cos3xSecx A) 1 B) –1 C) 3 D) 4 E) 5 NIVEL INTERMEDIO TRIGONOMETRÍA TEMA 13 IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS PARA ANGULO MÚLTIPLE II Resolución: ( ) 1 E = 4Cos 2x – 4Cos 3x – 3Cosx Cosx Factorizando en el 2.° término ( ) 1 E = 4Cos 2x – Cosx 4Cos 2x – 3 Cosx E = 4Cos2x – 4Cos2x + 3 = 3 Respuesta: 3 TEMA 13 Problema 3 Simplifcar: B = Tanx . Cos3x + 2Senx A) Sen3x B) Cos3x C) Sen23x 3x D) Cos23x E) Sen 2 UNMSM 2008 NIVEL DIFÍCIL Resolución: Sabemos: Cos3x = Cosx (2Cos2x–1) TRIGONOMETRÍA 3443 Reemplazando: Senx B = Cosx(2Cos2x – 1) + 2Senx C os x Simplificar: B = Senx (2Cosx 2x –1)+2 Senx Factorizando: (Senx) B = Senx (2Cos 2x – 1 + 2) B = Senx (2Cos 2x + 1) B = Sen3x Respuesta: Sen3x SAN MARCOS TRIGONOMETRÍA TEMA 14 TRANSFORMACIONES TRIGONOMÉTRICAS DESARROLLO DEL TEMA I. DE SUMA O DIFERENCIA A PRODUCTO Sumando tendremos: Se le suele llamar también factorización trigonométrica Sen(x + y) + Sen(x – y) = 2SenxCosy A y consiste en expresar mediante un producto una determinada suma o diferencia. Para transformar a Haciendo: producto una expresión, esta deberá estar compuesta por la suma o diferencia de dos senos o cosenos con ángulos B x + y = A x – y = B Se obtiene: x = ordenados de mayor a menor. Los ángulos resultantes en los factores del producto serán la semisuma y la A +B A –B ∧y= 2 2 semidiferencia de los ángulos iniciales. A +B A –B ∴ Sen(A) + Sen(B) = 2Sen 2 Cos 2 A. Suma o diferencia de senos a producto Restando tendremos: Sen(x + y) – Sen(x – y) = 2SenyCosx A +B A –B SenA + SenB = 2Sen Cos 2 2 A B x + y = A Haciendo: x – y = B A –B A +B SenA – SenB = 2Sen Cos 2 2 Se obtiene: x = B. Suma o diferencia de cosenos a producto ∴ A +B A –B CosA + CosB = 2Cos Cos 2 2 A +B A –B CosA – CosB = –2Sen Sen 2 2 A +B A –B ∧y= 2 2 A –B A +B Sen(A) – Sen(B) = 2Sen Cos 2 2 B. Demostración de la transformación de cosenos Para efectuar estas demostraciones partiremos del coseno de la suma y diferencia de dos arcos (identidades de ángulos compuestos). II. DEMOSTRACIÓN DE LAS IDENTIDADES FUNDAMENTALES Cos(x + y) = CosxCosy – SenxSeny Sabemos que: Cos(x – y) = CosxCosy + SenxSeny A. Demostración de la transformación de senos Sumando tendremos: Para efectuar estás demostraciones partiremos del Cos(x + y) + Cos(x – y) = 2CosxCosy A seno de la suma y diferencia de dos arcos (identidades B de ángulos compuestos). x + y = A Haciendo: x – y = B Sen(x + y) = SenxCosy + SenyCosx Sabemos que: Sen(x – y) = SenxCosy – SenyCosx Se obtiene: x = SAN MARCOS 35 A +B A –B ∧y= 2 2 TRIGONOMETRÍA TEMA 14 TRANSFORMACIONES TRIGONOMÉTRICAS III. DE PRODUCTO A SUMA O DIFERENCIA A + B Cos A – B ∴ Cos(A) + Cos(B) = 2Cos 2 2 Se le suele llamar también desdoblamiento del producto y consiste en expresar mediante una suma o diferencia un determinado producto. Restando tendremos: Cos(x + y) – Cos(x – y) = –2SenxSeny A Para efectuar el desdoblamiento se deberá tener el doble producto de senos y/o cosenos. B x + y = A Haciendo: x – y = B Se obtiene: x = Los ángulos resultantes en el desdoblamiento serán la suma y la diferencia de los ángulos iniciales. A +B A –B ∧y= 2 2 2SenACosB = Sen(A + B) + Sen(A – B) 2CosACosB = Cos(A + B) + Cos(A – B) 2SenASenB = Cos(A – B) – Cos(A + B) A – B Sen A + B Cos(A) – Cos(B) = –2Sen 2 2 ∴ PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 Simplificar: A= A= Sen17°+Cos17° Sen31° Cos31° A) 2 2 B) 2 2 D)4 2 E) C) 2 2 4 Sen17° = Cos73° Cos73°+Cos17° Sen31°Cos31° Transformando a producto: 2Cos45° Cos28° Sen31°Cos31° 2 2 Cos28° Reemplazando y 2 aplicando artificio = 2 Sen31° Cos31° en el denominador. 2 Operando convenientemente: A= 2 2Cos28° Por razones complementarias Sen62° TEMA 14 Respuesta: Problema 2 p 2 Sen8a – Sen4a calcule N = 2Sena Cos6a Si Tana = 3; 0 < a < Por ángulos complementarios: A= 1 10 N = 2 → N= 5 10 Respuesta: 2 2 Resolución: A= 2 2Cos28° → A=2 2 Cos28° 2 10 A) 5 B) 10 5 2 5 D) 5 E) 5 5 C) 3 10 5 Transformando a producto el numerador. Sen2a 2Cos6a Sen2a N= = Sena 2Sena Cos6a Por seno del doble 2Sena Cosa N= → N = 2Cosa .... (I) Sena Dato: TRIGONOMETRÍA Problema 3 Calcule: K = Cos40° + Cos80° + Cos160° A)1 B) –1 C) 0 D) 1/2 E) –1/2 UNMSM - 2008 UNMSM - 2014 Resolución: 3 Tana = 1 En (I) Resolución: Agrupando: K = (Cos80°+Cos40°)+Cos160° Transformando a producto y por reducción al primer cuadrante: K = 2Cos60° Cos20°+ Cos(180°–20°) Por fórmula y reemplazando valores: K= 2 10 3 10 5 a 1 3663 ( 12 ) Cos20°+(–Cos20°) → K = 0 Respuesta: 0 SAN MARCOS TRIGONOMETRÍA TEMA 15 ECUACIONES TRIGONOMÉTRICAS DESARROLLO DEL TEMA I. DEFINICIÓN DE ECUACIÓN TRIGONOMÉTRICA en este caso como el seno es positivo buscaremos en el primer y segundo cuadrante los dos primeros arcos positivos que cumplen la igualdad. x=π–π 4 x=π 4 Son igualdades establecidas entre expresiones que involucran razones trigonométricas de una o más variables y que se verifican para cierto número de valores de dichas variables. Para que una igualdad sea considerada como una ecuación trigonométrica, la variable deberá estar afectada de algún operador trigonométrico; tal como se observará en los ejemplos siguientes: 1. Senx + 2Cos3x = 1 Sí es ecuación trigonométrica 2. 3Senx + Cos2x = 2 Sí es ecuación trigonométrica 3. SenxCos2x = Sen3x Sí es ecuación trigonométrica 4. x + Senx = 1 + Sen2x No es ecuación trigonométrica 5. x + Sen3x = x2 + 1 No es ecuación trigonométrica 6. x + Cosx = x2 + Senx No es ecuación trigonométrica π 2 2 O 2π Luego para que: Senx = 2 2 π ;π– π Se observa que: x = 4 4 3π π ∴ x = 4; 4 Soluciones de la E.T. Ejemplo Resuelva e indique las tres primeras soluciones positivas de: Cos2x = 1 2 II. SOLUCIÓN DE UNA ECUACIÓN TRIGONOMÉTRICA Resolución: Como el coseno es positivo lo ubicamos en el primer y cuarto cuadrante y buscaremos los tres primeros arcos positivos que cumplen la igualdad. Se llamará solución de una ecuación trigonométrica al valor de la variable que verifica la igualdad y el conjunto formado por todas las soluciones de la ecuación trigonométrica se le llamará conjunto solución de la ecuación. Resolver una ecuación trigonométrica consiste en determinar todas las soluciones de la ecuación; es decir consiste en determinar su conjunto solución. Ejemplo: Resuelva e indique las dos primeras soluciones positivas 1/2 2x = π 3 O 2π π de: Senx = 2 2 Resolución: Como se conoce el valor del seno, se le ubica en la C.T. y se busca los arcos en los cuadrantes correspondientes; SAN MARCOS 2 2 1/2 37 2x = 2π – π 3 TRIGONOMETRÍA TEMA 15 ECUACIONES TRIGONOMÉTRICAS La igualdad: Cos2x = 1 se cumple cuando: 2 π π 2x = ; 2π – ; 2π + π 3 3 3 3x – π = 5π ; 7π ; 2π + 5π ; 2π + 7π 4 4 4 4 4 3x – π = 5π ; 7π ; 13π ; 15π 4 4 4 4 4 ⇒ 2x = π ; 5π ; 7π 3 3 3 3x = 3π ; 2π; 7π ; 4π 2 2 ∴ x = π ; 5π ; 7π 6 6 6 Soluciones de la E.T. Ejemplo: Resuelva e indique las cuatro primeras soluciones positivas de: Tan3x = –1 ∴ x = π ; 2π ; 7π ; 4π 2 3 6 3 III. SOLUCIÓN GENERAL DE LA ECUACIÓN TRIGONOMÉTRICA Es la expresión en la cual se encuentran generalizadas todas las soluciones de una ecuación trigonométrica. Estas expresiones están dadas mediante la regla de formación existente entre las soluciones de la ecuación trigonométrica y son obtenidas usualmente a partir de las formas generales establecidas en la circunferencia trigonométrica (K ∈ Z). Resolución: Para resolver esta igualdad se ubica el arco para el cual la tangente es igual a 1 y se toma como referencia este valor para encontrar los arcos donde la tangente es igual a –1. Tan3x = 1 3π 4 2Kπ + O 2π π π 2 2Kπ + π 7π 4 Tan3x = –1 2Kπ 2Kπ + La igualdad: Tan3x = –1 se cumple cuando el ángulo: 3π 2 cuadr. = K π 2 3x = 3π ; 7π ; 2π + 3π ; 2π + 7π 4 4 4 4 ⇒ 3x = 3π ; 7π ; 11π ; 15π 4 4 4 4 ∴ x = π ; 7π ; 11π ; 5π 4 12 12 4 (2K + 1) π 2 Soluciones de la E.T. Ejemplo: Resuelva e indique las cuatro primeras soluciones positivas π de: Sen 3x – 4 = – 2 2 Kπ Ejemplo Resuelva la ecuación e indique su solución general; siendo: 2Sen2x = 0 Resolución: Resolución: En la C.T. ubicamos dónde el seno es cero, a partir de lo cual generalizaremos la solución de la ecuación: En la C.T. ubicamos para qué arco del seno es 2 y luego 2 tomaremos este valor como referencia para encontrar los arcos donde el seno es – 2 . 2 π 4 2 2 π 2 2 5π 4 2x O 2π 2 2 Kπ 7π 4 ⇒ Sen2x = 0 π La igualdad: Sen 3x – 4 = – 2 se cumplirá cuando el 2 ángulo: TEMA 15 2x TRIGONOMETRÍA ⇔ 2x = Kπ Kπ ∴ x= K∈Z 2 3883 SAN MARCOS ECUACIONES TRIGONOMÉTRICAS Ejemplo: Resuelva la ecuación e indique su solución general; π siendo: Sen 2x – 3 = –1 Resolución: IV. ECUACIONES TRIGONOMÉTRICAS ELEMENTALES Son aquellas igualdades en las cuales se conoce el valor de una razón trigonométrica de una determinada variable y son de la forma: En la C.T. ubicamos dónde el coseno es –1, a partir de lo R.T(ωx + q) = n cual se generalizará la solución de la ecuación. Donde: 2Kπ + π 2Kπ –1 x: variable o incognita ω: coeficiente angular n: valor de la R.T. (n∈R) 1. Senx = 2/3 Ecuación trigonométrica elemental 2. Cos2x = 3/4 Ecuación trigonométrica elemental π 3. Tan 3x – 4 = –2 π ⇒ Sen 2x – 3 = –1 Ecuación trigonométrica elemental π ⇔ 2x – 3 = 2Kπ + π 4. Senx + Cos2x = 1 2x = 2Kπ + 4π 3 5. Sen2x = 1 + Tanx ∴ x = Kπ + 2π K ∈ Z 3 Resolución: En la C.T. ubicamos dónde el seno es igual a 3 y 2 generalizamos los arcos que cumplen con la igualdad. π/3 3 2 Ecuación trigonométrica no elemental V. EXPRESIONES GENERALES PARA LOS ARCOS Ejemplo: Resuelva e indique la solución general de: Sen2x = 3 2 3 2 Ecuación trigonométrica no elemental 6. SenxCosx = Tanx Solución general 2π 3 Ecuación trigonométrica no elemental Cuando se conoce el de una razón trigonométrica (ecuación elemental), el arco o ángulo que cumple con la igualdad se puede generalizar a partir de las formas generales establecidas en la C.T., siendo estas las siguientes: 1. Si se conoce el seno 2Kπ Si: Senq = a ⇒ VP(q) = ArcSen(a) ∴ qG = Kπ + (–1)K.VP(q) K ∈ Z 2. Si se conoce el coseno 3 ⇒ Sen2x = 2 ∴ ⇔ 2x = π ; 2π 3 3 2π π ⇔ 2x = 2Kπ + 3 ; 2Kπ + 3 SAN MARCOS qG = 2Kπ ± VP(q) K ∈ Z 3. Si se conoce la tangente En general: ∴ x = Kπ + π ; Kπ + π 6 3 Si: Cosq = a ⇒ VP(q) = ArcCos(a) Si: Tan q = a ⇒ VP(q) = ArcTan(a) ∴ qG = Kπ + VP(q) K ∈ Z K∈Z 93 39 TRIGONOMETRÍA TEMA 15 ECUACIONES TRIGONOMÉTRICAS PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 Resolver: 2Cos2x – 3 = 0 Indicar las 3 primeras soluciones. A) π ; 11π ; 13π 12 12 12 B) π ; π ; 3π 6 2 7 C) π;π ; π 5 6 12 4π ; π ; π 11 2 3 NIVEL INTERMEDIO Resolución: Problema 2 Resolver: Tan3x suma de las 2 positivas. A) 100° B) D) 160° E) + 3 = 0, indicar la primeras soluciones 120° 80° C) 140° y π 6 2π π 2π– 6 De la C.T. Problema 3 Resolver: Sen2x = Cosx Para x ∈ [0, 2π], indicar el número de soluciones. A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 NIVEL DIFÍCIL Resolución: Por el seno del ángulo doble 2Senx.Cosx = Cosx No conviene eliminar miembro a miembro, porque estaríamos eliminando un conjunto solución, entonces: 2SenxCosx – Cosx = 0 → Cosx(2Senx – 1) = 0 x Cosx = 0 x x= π 2 x = 3π 2 2Senx – 1 = 0 → Senx = 1 2 x2+y2=1 2x = π → x = π 12 6 2x = 2π – π = 11π → x = 11π 6 12 6 Respuesta: 140° NIVEL INTERMEDIO IIC Tan3x = – 3 IVC Para resolver se ubica en la C.T. el arco para el cual la tangente es igual a 3 y se toma como referencia este valor para encontrar los arcos donde la tangente es (– 3). y 3 → IC → Cos2x = 2 → IVC 3x = 360° – 60° → x = 100° Incognita 40° + 100° = 140° π ; 11π ; 13π 12 12 12 Resolución: 2Cos2x – 3 = 0 x2+y2=1 π 11π 13π ∴ C.S. = 12 ; 12 ; 12 Respuesta: π D) 0; 12 ; 13 12 E) 2x = 2π – π = 13π → x = 13π 6 12 6 IC IVC x= π 6 Tan3x = 3 → Tan60° = 3 De la C.T. 3x = 180° – 60° → x = 40° x = 5π 6 Respuesta: Número de soluciones = 4 jhsf TEMA 15 TRIGONOMETRÍA 4004 SAN MARCOS TRIGONOMETRÍA TEMA 16 RESOLUCIÓN DE TRIÁNGULOS OBLICUÁNGULOS DESARROLLO DEL TEMA I. CONCEPTOS PREVIOS 1. Todo triángulo que no es rectángulo, es denominado triángulo oblicuángulo. 2. Resolver un triángulo oblicuángulo consiste en determinar los elementos principales de esta figura (lados y ángulos), partiendo de algunos de ellos que deben ser conocidos (uno de ellos debe ser un lado). a = 2RSenA De donde: b = 2RSenB c = 2RSenC B. Ley de cosenos En todo triángulo oblicuángulo se cumple que el cuadrado de la medida de un lado es igual a la suma de los cuadrados de las medidas de los otros dos lados menos el doble producto de estos multiplicado por el coseno del ángulo comprendido entre ellos. 3. Dependiendo de los datos que se tenga en el triángulo, se pueden aplicar diferentes teoremas para poder resolver esta figura; siendo los teoremas fundamentales los siguientes: – Teorema del seno – Teorema del coseno – Teorema de las tangentes – Teorema de las proyecciones. A.Ley de senos En todo triángulo oblicuángulo se cumple que las medidas de sus lados son directamente proporcionales a los senos de sus respectivos ángulos opuestos, siendo la constante de proporcionalidad el diámetro de la circunferencia circunscrita al triángulo. ⇒ ⇒ ⇒ a2 = b2 + c2 – 2bcCosA b2 = a2 + c2 – 2acCosB c2 = a2 + b2 – 2abCosC De donde se tendrá: ⇒ a c b = = = 2R SenA SenC SenB R: Circunradio SAN MARCOS 41 CosA = b2 + c2 – a2 2bc CosB = a2 + c2 – b2 2ac CosC = a2 + b2 – c2 2ab TRIGONOMETRÍA TEMA 16 RESOLUCIÓN DE TRIÁNGULOS OBLICUÁNGULOS III. DEMOSTRACIÓN DE LA LEY DE SENO C. Ley de las tangentes En todo triángulo oblicuángulo se cumple que la diferencia de las medidas de dos de sus lados es a la suma de estas medidas, como la tangente de la semidiferencia es a la tangente de la semisuma de los respectivos ángulos opuestos a los lados considerados. • • ⇒ ⇒ ⇒ • Tan A – B a–b 2 = a+b A+B Tan 2 • Tan B – C b–c 2 = b+c B+C Tan 2 a–c = a+c • Trazamos el diámetro CD, entonces: CD = 2R. Al unir el punto D con los vértices A y B se obtienen los triángulos rectángulos CAD y CBD donde se observa: m CDB = m A ∧ m CDA = m B CBD: a = SenA 2R ⇒ a = 2R SenA CAD: a = SenB 2R ⇒ b = 2R SenA En forma análoga se deduce que finalmente se puede establecer que: c = 2R ; SenC a b c = = = 2R SenA SenB SenC Tan A – C 2 A+C Tan 2 IV. D E M O S T R A C I Ó N D E LA LEY D E COSENO D. Ley de las proyecciones En todo triángulo oblicuángulo se cumple que la medida de un lado es igual a la suma de las medidas de los otros dos lados multiplicados cada uno de ellos por el coseno del ángulo opuesto al otro. B c A b ⇒ ⇒ ⇒ TEMA 16 a C a = b.CosC + c.CosB • Trazamos la altura CH, determinándose los triángulos rectángulos CHA y CHB. • CHA: (Resolución de triángulos) AH = bCosA ∧ CH = bSenA b = a.CosC + c.CosA c = a.CosB + b.CosA TRIGONOMETRÍA 4224 SAN MARCOS RESOLUCIÓN DE TRIÁNGULOS OBLICUÁNGULOS • • CHB: (Teorema de Pitágoras) 2 2 Aplicando resolución de triángulos rectángulos en los triángulos determinados se tendrá: 2 a = (bSenA) + (c – bCosA) CH = bCosC ∧ HB = cCosB a2 = b2Sen2A + c2 + b2Cos2A – 2bcCosA • a2 = b2(Sen2A + Cos2A) + c2 – 2bc.CosA 1 En el triángulo ABC, se observa que: BC = CH + HB a2 = b2 + c2 – 2bc.CosA ∴ a = bCosC + cCosB V. DEMOSTRACIÓN DE LA LEY DE LAS TANGENTES • Sabemos por el teorema del seno que: a = 2RSenA ∧ b = 2RSenB • El área de la región triangular es igual al semiproducto de las medidas de dos de sus lados multiplicado por el seno del ángulo comprendido entre dichos lados. B Dividiendo se tendrá: a 2RSenA = b 2RSenB • VII. ÁREA DE LA REGIÓN TRIANGULAR ⇒ a SenA = b SenB c Aplicando proporciones: S a–b SenA – SenB = a+b SenA + SenB A 2Sen A – B Cos A + B 2 2 A+B A–B 2Sen Cos 2 2 ⇒ a–b = a+b ⇒ a–b A+B A–B = Tan .Cot a+b 2 2 a–b = a+b ∴ ⇒ S= b a C bc ac ab SenA = SenB = SenC 2 2 2 Demostración: Tan A – B 2 A+B Tan 2 VI. DEMOSTRACIÓN DE LA LEY DE LAS PROYECCIONES A • Trazamos la altura BH, determinándose los triángulos rectángulos BHA y BHC. • c b BHA: (Resolución de Triángulos) BH = cSenA • C bCosC H a cCosB • Para calcular el lado a, trazamos la altura AH. • Se determinan los triángulos rectángulos AHC y AHB, en los cuales los lados b y c son sus hipotenusas. SAN MARCOS ABC: (Por Geometría) B 34 43 S= (b)(c.SenA) (AC)(BH) = 2 2 ∴ S= bc SenA 2 TRIGONOMETRÍA TEMA 16 RESOLUCIÓN DE TRIÁNGULOS OBLICUÁNGULOS PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 Problema 2 De la figura calcular: Cos2q De la figura, calcular "x". A) arcSen3 3 B) arcTan 3 C) arcTan3 D) arcSen3 3 E) arcTan3 3 Resolución: a b B 3 A) a – b B) a + b a+b D) 2a C) ab E) a–b A) 19 B) 21 D) 17 E) 13 C) 15 A x2 = 32 + 52 – 2(3)(5)Cos60° Por ley de senos a Sen3q = → x2 = 34 – 2(15) b m Sen(120° – B) x = 19 Sabemos: Sen3q = Senq(2Cos2q + 1) a Senq(2Cos2q + 1 → a b = b Senq TEMA 16 3Sen(60° + B) Sen30° ...(2) 19 2SenB = 3 2b a–b 2b 3 De la figura ABC. Hallar el ángulo "B" B A 2 3 CosB + 1 SenB 2 2 4SenB = 3 3 CosB + 3SenB ⇒ SenB = 3 3 CosB ⇒ TanB = 3 3 D ⇒ B = arcTan3 3 3 30° 30° TRIGONOMETRÍA C Sen30° (1) = (2) ⇒ 2SenB = 3Sen(60° + B) a–b Respuesta: = Problema 3 = 2Cos2q + 1 → Cos2q = ⇒m= Respuesta: Reemplazando: 120°–B También en el ∆ADC: 1 2 x2 = 19 Senq 3 30° 30° Por ley de senos en el ∆ABD: 2SenB m 2 = ⇒m= ...(1) Sen30° SenB Sen30° Por ley de cosenos: Resolución: D m Resolución: 2b 2 C 4444 Respuesta: arcTan3 3 SAN MARCOS