material de trigo

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1 INTRODUCCIÓN UNIDAD 1: TEOREMA DE EUCLIDES 1.1 NOCIONES GENERALES Consideremos una figura limitada en el plano F. Esta figura encierra una parte del plano. DEFINICIÓN: La parte del plano que encierra F se conoce como la superficie de F. El área que encierra F es la medida de la superficie de F. Para obtener el área de la superficie F se compara esta superficie con otra tomada como unidad, con el fin de saber cuantas veces está contenida esta superficie en F. Sea dada una figura F en el plano. Formamos el conjunto F(f)de todas las figuras planas que se obtienen por rotación, traslación (o combinación de ambas) de F. Diremos que los elementos de F(f) son congruentes (denotado ) a F. F 1 unidad 1 unidad Área = 1 u 2

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Page 1: material de trigo

1

INTRODUCCIÓN

UNIDAD 1: TEOREMA DE EUCLIDES

1.1 NOCIONES GENERALES

Consideremos una figura limitada en el plano F. Esta figura encierra una parte del plano.

DEFINICIÓN:

La parte del plano que encierra F se conoce como la superficie de F.

El área que encierra F es la medida de la superficie de F.

Para obtener el área de la superficie F se compara esta superficie con otra tomada como

unidad, con el fin de saber cuantas veces está contenida esta superficie en F.

Sea dada una figura F en el plano. Formamos el conjunto F(f)de todas las figuras planas

que se obtienen por rotación, traslación (o combinación de ambas) de F. Diremos que los

elementos de F(f) son congruentes (denotado ≅≅≅≅) a F.

F

1 unidad

1 unidad

Área = 1 u2

Page 2: material de trigo

2

OBSERVACIONES:

1.- En particular, dos figuras congruentes limitadas, tienen igual área, igual perímetro e

igual forma.

2.- Dos figuras pueden tener igual área, igual forma y no ser congruentes.

Por ejemplo: un rectángulo que mide 8cm. de largo y 3cm. de ancho tiene igual área y

forma con otro rectángulo que mide 6cm. de largo y 4cm. de ancho, pero no son

congruentes ya que su perímetro no es el mismo.

Dos figuras son equivalentes ( denotado ≡≡≡≡) si tienen igual área.

Como muestra el ejemplo anterior dos figuras congruentes son siempre equivalentes pero

no siempre dos figuras equivalentes son congruentes.

Dos figuras son equivalentes siempre que se compongan de partes congruentes.

Esta propiedad la podemos ejemplificar dividiendo el cuadrado ABCD en dos triángulos

rectángulos por la diagonal AC (fig. 1.1). Si el triángulo ADC se traslada en dirección a la

recta DC hasta que AD coincida con BC, el cuadrado ABCD se ha transformado en el

romboide equivalente ABC`C. (fig. 1.2).

Pero si colocamos el triángulo ADC al lado del triángulo ABC de modo que DC coincida

con CB resulta el triángulo rectángulo isósceles AB`C (fig. 1.3) equivalente al cuadrado

Page 3: material de trigo

3

ABCD y al romboide ABC`C. En ambos casos las figuras equivalentes están compuestas de

partes congruentes.

A

Esto se puede verificar, en general, colocando las dos figuras en papel milimetrado, y

recortando una en distintas partes, de tal forma de cubrir la otra.

En lo que rige al símbolo # significará “paralelogramo” y el símbolo #s significará

“paralelogramos”

Para probar el resultado principal de este capitulo estableceremos algunos resultados

previos.

D C

A B

(fig. 1.1)

C C’

A B

(fig. 1.2)

C

A B’

(fig. 1.3)

Page 4: material de trigo

4

1.2 TEOREMAS SOBRE EQUIVALENCIAS DE PARALELOGRAMOS Y

TRIÁNGULOS.

PROPOSICIÓN 1:

Dos paralelogramos de igual base e igual altura, son equivalentes.

Hip.: #s ABCD y ABEF tienen igual base AB e igual altura h.

Tesis : área (#ABCD) ≡ área (#ABEF)

Dem. Si se sobreponen los #s de modo que las bases iguales coincidan , se obtiene el

trapecio ABED.

Además ∆ CBE ≅ ∆ DAF pues BC = AD (lados opuestos de un #)

AF = BE (lados opuestos de un #)

α = β (lados respectivos paralelos)

En particular; área (trap. ABED - ∆ CBE) = área ( trap. ABED - ∆ DAF); entonces área

(#ABCD) = área (#ABEF)

LUEGO

# ABCD es equivalente # ABEF.

βα

h

fig. 1.4

Page 5: material de trigo

5

TEOREMA 1.

Un ∆ es equivalente a la mitad de un # que tenga igual base e igual altura

Hip # ABDC y ∆ ABC tienen

igual base AB e igual altura h

Tesis: ½ área (# ABDC) = área ( ∆ ABC)

Dem: Si trazamos una diagonal del # ABDC el # queda dividido en 2 ∆s que tienen igual

base y altura que el # .

Los dos ∆s son congruentes (criterio ALA) y por lo tanto equivalentes entre sí.

Como área (#ABDC) = área(∆ ABC) + área(∆ CBD)

Se tiene que área (#ABDC) = 2 área(∆ ABC), como deseábamos probar.

TEOREMA 2.

Dos triángulos de igual base y altura son equivalentes

Hip: AB= EF Base

CI =GK Altura

Tesis: área ( ∆ ABC) ≡ área (∆ EFG)

A B

D C

h

(fig. 1.5)

A I B E k F

C D G H

(fig. 1.6) (fig. 1.7)

Page 6: material de trigo

6

Dem: completamos los # s ABDC (fig. 1.6) y EFHG (fig. 1.7) trasladando paralelamente

los segmentos AB y EF hasta hacer coincidir el traslado de A con C y el traslado de E con

G, respectivamente. De acuerdo a la Proposición 1 área ( # ABDC) ≡ área (# EFHG) ; por

el Teorema 1 área (∆ ABC) ≡ ½ área (# ABDC) y área (∆ EFG) ≡ ½ área (# EFHG) .

Luego área (∆ ABC) ≡ área (∆ EFG) por ser mitades de # s equivalentes.

Consideremos un paralelogramo ABCD (fig. 1.8) y sea DB la respectiva diagonal. Sea G

un punto cualquiera de DB, EF y IH segmentos paralelos a CB y AB, respectivamente,

que contienen a G, como indica la figura.

De esta forma hemos formado cuatro paralelogramos que están incluidos en el #ABCD.

DEFINICIÓN

Los paralelogramos que se construyen de esta forma y que no son cortados por la diagonal

se llaman complementarios. En la figura el #AIGE es complementario al #GFCH.

a

D H C

A I B

b G E F (fig. 1.8)

Page 7: material de trigo

7

TEOREMA 3.

Dos paralelogramos complementarios son equivalentes. (Teorema de Gnomon)

Hip. a y b paralelogramos complementarios (fig. 1.8)

Tesis: #a ≡ #b

Dem. ∆ ABD ≅ ∆ CDB

∆ EGD ≅ ∆ HDG

∆ BIG ≅ ∆ GBF

notar que área ( ∆ ABD) – área (∆ EGD U ∆ BIG) = área ( # a ) y que

área (∆ CDB) – área (∆ HDG U ∆ GBF) = área ( # b) .

Luego # a ≡ # b

TEOREMA 4.

Un trapecio es equivalente a un paralelogramo que tiene la misma altura y cuya base

tiene igual longitud que la mediana del trapecio.

Hip.: Dado el trapecio ABDC de mediana MN y el # de base AF con igual medida que MN

y con la misma altura, h.

Tesis: trap. ABDC ≡ # AFEC

Page 8: material de trigo

8

Dem. : podemos ver que ∆ FBN ≅ ∆ EDN, ya que , ∠ 1 = ∠ 2 (internos entre paralelas)

∠ 3 = ∠ 4 (opuestos por el vértice)

DN = NB (N es punto medio de DB)

Luego: área pentágono (AFNDC) + área triángulo (EDN) = área pentágono (AFNDC) +

área triángulo (FBN)

Así: trapecio ABDC ≡ # AFEC

C D E E

(fig. 1.9)

A F B

M N

2

3 4

1

Page 9: material de trigo

9

TEOREMA 5.

Un trapecio es equivalente a un triángulo que tiene la misma altura y cuya base es la

suma de las bases del trapecio.

Hip. : m(AF) = m(AB) + m(DC)

Tesis: trap. ABCD ≡ ∆ AFD

Dem. : Tenemos ∆ BFE ≅ ∆ CDE , ya que, ∠ 1 = ∠ 2 (alternos entre paralelas)

∠ 3 = ∠ 4 (opuestos por el vértice)

DC = BF (hipótesis)

Luego: área (∆ BFE) + área cuadrilátero( ABED) = área (∆ CDE) + área cuadrilátero

(ABED) y así área (∆ AFD) = área trapecio(ABCD) como queríamos probar.

E

A B F

D C

1

2

3

4

(fig. 1.10)

Page 10: material de trigo

10

TEOREMA 6.

Si dos triángulos tienen dos lados de igual medida y los ángulos comprendidos entre

ellos son suplementarios entonces los triángulos dados son equivalentes.

Hip.: AB = B`D

CB = C`B`

∠ β + ∠ β` = 180º

Tesis: ∆ ABC ≡ ∆ B`C`D

Dem. Colocamos los triángulos de manera que coincida CB con C`B`. En esta situación AB

y B`D quedan en línea recta puesto que ∠ β + ∠ β` = 180º .

Por lo tanto ∆ ABC ≡ ∆ B`C`D ya que tienen igual base y altura.

A B B` D

C C`

β β`

(fig. 1.11) (fig. 1.12)

A B B` D

β β`

C C`

(fig. 1.13)

Page 11: material de trigo

11

EJERCICIOS RESUELTOS

1 ) Transformar un # en otro equivalente que tenga un ángulo dado α.

2) Transformar un paralelogramo oblicuo en un rectángulo equivalente.

En efecto si trazas DE, con E∈ AB y tal que DE es paralela a AD’ entonces AEDD’ es un

rectángulo y el área del ∆AED es igual al área del ∆ADD’ . Lo mismo sucede si trazas CE’

con E’ un punto de la prolongación de AB tal que CE’ es paralela a BC’.

D D` C C`

A B

h

α

Sean ABCD el paralelogramo y α el ángulo dado. En A se copia ∠ BAD` = α. Se hace: D`C`= DC. ABC`D` = paralelogramo pedido. # ABCD = # ABC`D` porque tienen igual base AB y altura h.

Sean ABCD el paralelogramo oblicuo dado. Se prolonga CD hasta CD’ de forma que ∠BAD’ = 90°. Se traza el segmento C’B con C’ ∈ DC y paralela a AD’. El rectángulo ABC’D’ es el rectángulo pedido.

D` D C` C

α

A E B E’

Page 12: material de trigo

12

3) Dado un paralelogramo ABCD, construir un paralelogramo complementario de forma

que uno de sus lados tenga longitud d.

Para su solución se aplica el teorema de los paralelogramos complementarios.

4) Transformar un paralelogramo dado en otro equivalente de altura dada h.

Para su solución se aplica el teorema de los paralelogramos complementarios.

D C G

H I F

A E

B

d d

Sea ABCD el paralelogramo dado. Se prolonga AB → B y DC → C. Se hace : BE = d. Se traza: FG // AD ( por E). B(↔)G y se prolonga la diagonal GB hasta su intersección H con DA prolongado. Se traza: HF // AE y se prolonga CB hasta I. Resulta que IFEB es complementario en HFGD a ABCD y además son equivalentes, de acuerdo al teorema 3.

Sea ABCD el # dado. Se prolonga CB ↔B y se traza D’F, con D∈ AB y F ∈ CB de tal forma que D’F tiene longitud h y D’F ⊥AB. Se prolonga AD ↔ D y se traza EF // AB. Se traza EB ↔B y con C’∈DC. Se traza C’E’ // DE de tal forma que FE’ // AB. Sea H ∈ AB tal que H∈ C’E’. Se tiene que FE’HB es un # de altura h.

A

B H

h

D’

E F E’

D C C’

Page 13: material de trigo

13

5 ) Transformar un triángulo ABC en otro equivalente que tenga con el primero la base

AB = c común y un lado sea igual a un trazo dado de longitud b’ cuyo vértice pertenece a la

recta paralela a AB y que pasa por C.

6) Transformar un # ABCD, en otro que tenga un lado dado I y un ángulo dado m.

A B

C C` L

b`

Se traza L // AB, que pasa por C. Con radio b` y con centro A, se corta la recta L en C`. ∆ ABC` = ∆ ABC (misma base y altura).

1º Se transforma el # ABCD en otro ABFE de ángulo m. (ejercicio 1). 2º El # ABFE, así obtenido se transforma en el equivalente KJGB, de lado BG = I (ejercicio 3). # KJGB cumple con las condiciones del problema.

I

I

I K J

D E C F H

A B G

m m

m

Page 14: material de trigo

14

7) Dado un trapecio ABCD, transformarlo: a) en un paralelogramo oblicuo equivalente;

b) en un rectángulo equivalente; c) en un triángulo equivalente.

a) Se aplica el teorema 4. se prolonga DC � C.

Por E, punto medio de CB, se traza FG // AD.

AFGD # pedido.

c) Se aplica el teorema 5.

Se prolonga AB � B.

Se Hace: BF = DC.

Se unen los puntos D y F. (D ↔ F)

∆ AFD = trap. ABCD.

A F B

D C G

E

A G I B

H D C J

F E

b) Por los puntos medios E y F de los lados no paralelos del trapecio, se trazan: HG ⊥ AB y DC. JI ⊥ AB y DC. GIJH es el rectángulo pedido.

A B F

D C

E

Page 15: material de trigo

15

1.3 CONCEPTO DE PROYECCIÓN

Es necesario comprender el concepto de proyección, ya que posteriormente nos servirá

para entender los teoremas de Euclides y Pitágoras.

Sea dado un plano Π. Sea r ⊂ Π una recta y p ∈ Π un punto tal que p ∉ r. Por cada

punto Q ∈ r podemos formar la recta l(P,Q) ⊂ Π que es la recta determinada por P y Q.

(ver figura 1.14)

DEFINICIÓN:

La proyección de P en r es el punto Q ∈ r que tiene la propiedad de que l(P,Q) es

perpendicular a r.

El punto Q así definido se denotará Π(P).

P

Q1

Q

Q2

r

fig.(1.14)

Page 16: material de trigo

16

OBSERVACIÓN:

� Sean RT ⊂ Π un trazo que no intersecta a r. La proyección del trazo RT en r es el

trazo { Π(P); P ∈ RT} = Π(RT) (ver figura 1.15)

Puede ocurrir que Π (RT) sea sólo un punto.

T

R

Π (RT)

r

fig. (1.15)

R T Q Π (RT) = {Q}

(fig. 1.16)

Page 17: material de trigo

17

� La proyección de un trazo paralelo al eje de proyección tiene igual medida que el

trazo.

� Puede ocurrir que uno de los extremos del trazo pertenece a r. En este caso Π (RT)

es un trazo cuya medida es menor que la de RT.

En un triángulo rectángulo, un cateto es la proyección de la hipotenusa sobre la recta

cuya dirección es determinada por este mismo cateto.

AB = A`B`

(fig. 1.17)

A B

M A’ B’ N

m(RD) < m(RT)

(fig. 1.18) R D

T

Page 18: material de trigo

18

EJERCICIOS RESUELTOS

1) Dibuja una figura esquemática que represente una escala afirmada en una pared.

Identifica y destaca sus proyecciones sobre la pared y sobre el suelo. ¿Puede ser alguna de

sus proyecciones de mayor medida que la escala?

2) Proyecta ortogonalmente el lado de un triángulo acutángulo sobre los otros dos lados.

A B A` B`

La proyección de la escalera sobre la pared es el segmento limitado por A y B. La proyección de la escalera sobre el suelo es el segmento limitado por A` y B`. Ninguna de las medidas de las proyecciones puede ser mayor a la medida de la escalera, puesto que esta con la pared y el suelo forman un triángulo rectángulo, y sus proyecciones son los catetos del triángulo.

A C` B

C

A`

Sea el triángulo ABC. Consideremos el lado AC. Su proyección sobre el lado AB es AC`. Su proyección sobre el lado BC es CA`.

Page 19: material de trigo

19

EJERCICIOS PROPUESTOS

1) Piensa en una esfera suspendida a un metro del suelo. ¿A qué figura corresponde su

proyección ortogonal sobre el suelo?

2) ¿Qué figura geométrica se obtiene al proyectar ortogonalmente un cubo sobre un plano

paralelo a una de sus caras?

RESPUESTAS:

1) Su proyección corresponde a un círculo.

2) Se obtiene un cuadrado.

Page 20: material de trigo

20

1.4 TEOREMAS DE EUCLIDES Y PITAGORAS

TEOREMA 7.

Sea ABC un triángulo rectángulo en B. Sea h la altura correspondiente al vértice B.

Se cumple entonces que h divide al triángulo dado en dos triángulos semejantes entre si y

cada uno de ellos semejante al triángulo original.

Hip. : ∆ ABC recto en B

BH altura

Tesis: ∆ AHB ~ ∆ BHC ~ ∆ ABC

Dem.: i) ∠ AHB ≅ ∠ ABC pues ambos son rectos

ii) ∠ HAB ≅ ∠ BAC identidad

iii) luego por caso A.A. ∆ AHB ~ ∆ ABC

iv) análogamente ∆ CHB ~ ∆ ABC

v) de (iii) y (iv) ∆ AHB ~ ∆BHC (transitividad de ~)

A H C

B

h

(fig. 1.19)

Page 21: material de trigo

21

TEOREMA 8. (Teorema de Euclides referente a la altura)

La altura de un triángulo rectángulo es media proporcional geométrica entre las

proyecciones de los catetos sobre la hipotenusa.

Hip.: ∆ ABC recto en B con catetos AB = c y BC = a

hipotenusa AC = b y BH = altura = h

AH = q y HC = p proyecciones de los catetos sobre AC

Tesis: h2 = p·q

Dem.: se tiene ∆ AHB ~ ∆ BHC (por Teorema 7)

Por lo tanto

qph HCAHBH HC

BH

BH

AH 22 ⋅=⇒⋅=⇒=

A H C b

1 q p 4

3 2 h

B

c a

(fig. 1.20)

Page 22: material de trigo

22

TEOREMA 9. (Teorema de Euclides referente a los catetos)

Cada cateto de un triángulo rectángulo es media proporcional geométrica entre su

proyección sobre la hipotenusa y la hipotenusa completa.

Hip.: ∆ ABC recto en B con catetos AB = c y BC = a

hipotenusa AC = b

AH = q y HC = p proyecciones de los catetos sobre AC

Tesis: a2 = b·p

c2 = b·q

Dem.: ∆ BHC ~ ∆ ABC (por Teorema 7)

Se tiene

pbaCHACBCCH

BC

BC

AC 22 ⋅=⇒⋅=⇒=

Análogamente por semejanza de ∆ AHB con ∆ ABC se tiene

qbcAHACABAH

AB

AB

AC 22 ⋅=⇒⋅=⇒=

H A C

B

c a

h b

q p (fig. 1.21)

Page 23: material de trigo

23

COROLARIO. (Teorema particular de Pitágoras)

El cuadrado construido sobre la hipotenusa de un triángulo rectángulo, tiene la

misma área que la suma de las áreas de los cuadrados construidos sobre los catetos.

Hip.: ∆ ABC recto en B

Tesis: b2 = a2 + c2

Dem.: a2 = b·p (Teorema 9 de Euclides)

c2 = b·q (Teorema 9 de Euclides)

sumando a2 + c2 = b·p + b·q

a2 + c2 = b(p + q)

pero p + q = b

luego a2 + c2 = b2 ó b2 = a2 + c2

TEOREMA 10. (Teorema general de Pitágoras)

En cualquier triángulo el cuadrado de un lado opuesto a un ángulo agudo, es igual a

la suma de los cuadrados de los otros dos lados, menos el duplo del producto de uno de

ellos por la proyección del otro sobre él.

Hip.: ∆ ABC α < 90º BH = altura = h

Tesis: a2 = b2 + c2 – 2·b·q

B a2

c2 q p

A b C

b2

a c

(fig. 1.22)

Page 24: material de trigo

24

Dem.: a2 = h2 + p2 (Corolario)

c2 = h2 + q2 ⇒ h2 = c2 - q2 (1)

y como p = b – q

p2 = (b – q)2

p2 = b2 + q2 – 2·b·q (2)

sumando miembro a miembro (1) y (2)

h2 + p2 = b2 + c2 – 2·b·q

luego

a2 = b2 + c2 – 2·b·q

α A q H p C b

B h

c a

(fig. 1.23)

Page 25: material de trigo

25

EJERCICIOS RESUELTOS

1. Calcular la medida de la hipotenusa de un triángulo rectángulo cuyos catetos miden 20

m y 21 m.

R: h2 = a2 + b2

h2 = 400 + 441= 841

h = √√√√ 841

2. Calcular la medida de la diagonal de un rectángulo cuyas dimensiones son 15 m y 8 m.

R: d2 = 152 + 82

d2 = 225 + 64

d2 = √ 289

d = 17

3. Calcular los lados de un rombo, cuyas diagonales miden 6 m y 8 m.

R: En un rombo las diagonales se dimidian en forma perpendicular formando 4 triángulos

rectángulos iguales, en este caso sus catetos miden 3cm y 4cm, entonces

L2 = 32 + 42

L2 = 9 + 16

L2 = √ 25

L = 5

Page 26: material de trigo

26

4. ¿Por qué es rectángulo un triángulo cuyos lados son entre si como 3 : 4 : 5 ?

R: Por el teorema de Pitágoras si el triángulo fuera rectángulo se debe cumplir

52 = 32 + 42

52 = 9 + 16

25 = 25

5. En un triángulo rectángulo ABC, hc = 9,6 y la hipotenusa c = 20. Calcular la longitud de

los dos catetos.

R: h2 = p·q si p + q = c = 20

h2 = p · (20 – p)

92,16 = 20p - p2

p2 - 20p + 92,16 = 0 resolviendo la ecuación de 2º grado se tiene

p1 = 12,8 y p2 = 7,2

q1 = 7,2 y q2 = 12,8

si a2 = c · p ⇒ a2 = 20 ·12,8 = 256 ⇒ a = 16

b2 = c · q ⇒ b2 = 20 · 7,2 = 144 ⇒ b = 12

Luego los catetos son 12 y 16.

C b A

B a

q

p

c

hc

Page 27: material de trigo

27

6. En un triángulo rectángulo la medida de un cateto es igual a la mitad de la medida de la

hipotenusa, y el cuadrado de ésta es 256 m2. ¿Cuál será la longitud de los catetos?

R: c2 = a2 + b2 De c2 = 256 concluimos que c = 16 m.

Si a = c/2 entonces c2 = c2/4+ b2

256 = 64 + b2

192 = b2

13,856 = b

a = 16 / 2 luego a = 8

7. En un triángulo rectángulo calcular: a, b, hc, p, q, si a + b = 35 m y c = 25 m.

R: c2 = a2 + b2 a2 = c · p

252 = (35 – b)2 + b2 225/25 = p

625 = 1225 – 70b + b2 + b2 9 = p

2b2 – 70b + 600 = 0 b2 = c · q

b2 - 35b + 300 = 0 400/20 = q

(b – 20)(b – 15) = 0 16 = q

b = 20 y b =15 h2 = p · q

a =15 y a = 20 h = 12

Page 28: material de trigo

28

8. En un triángulo rectángulo calcular hc si a = 8 m y b = 6 m.

R: c2 = 82 + 62 h2 = p · q

c = 10 h = 4,8

a2 = c · p

64 /10 = p

66,4 = p

b2 = c · q

36 / 10 = q

3,6 = q

9. En un triángulo rectángulo calcular a, b, si p = 32 m y q = 18 m.

R: p + q = 50 si a2 = c · p y b2 = c · q entonces a = 40 y b = 30

10. En un triángulo rectángulo calcular a y b si p : q = 9 : 16 y hc = 12 m.

R: c = p + q = 25

a2 = 25 · 9 ⇒ a = 15

b2 = 25 · 16 ⇒ b = 20

Page 29: material de trigo

29

11. En un triángulo rectángulo calcular a, p, q, si b = 15 m y hc = 12 m.

R: b2 = h2 + c2

225 – 144 = q2

9 = q

h2 = p · q

144 /9 = p ⇒ 16 = p

a2 = c · p ⇒ a2 = 25 · 16 ⇒ a = 20

12. En un triángulo rectángulo calcular a, b, p, q, si hc = 9 m y p – q = 5, 25 m.

R: p = 5,25 + q

(*) h2 = p · q ⇒ 81 = (q + 5,25)·q ⇒ 81 = q2 + 5,25q ⇒ q2 + 5,25q – 81 = 0

resolviendo ecuación de 2º grado q = 6,75 reemplazando en (*) se tiene que

p = 12 ⇒ c = 18,75

a2 = 18,75 · 12 ⇒ a = 15

b2 = 18,75 · 6,75 ⇒ b = 11,25

Page 30: material de trigo

30

13. En un triángulo rectángulo se tiene c = 100 m, a = 60 m. calcular el perímetro de cada

uno de los triángulos parciales determinados por la altura.

R: a2 = c · p

3600 = 100 · p

36 = p ⇒ q = 64

h2 = 36 · 64

h = 48

perímetro ▲ AHC = 192 m.

perímetro ▲ CHB = 144 m.

14. En un triángulo ABC la altura CH = 6 cm divide la base en dos segmentos HA = 3

cm y HB = 2 cm. Calcular los lados CA y CB y el radio r del circulo circunscrito al

triángulo.

R: a2 = c · p ⇒ a2 = 5 · 2 = 10 ⇒ a = 10

b2 = c · q ⇒ b2 = 5 · 3 = 15 ⇒ b = 15

r = 2,5

A H B

C

60

100

h

Page 31: material de trigo

31

15. Demuestre que si en un cuadrilátero las diagonales se cortan perpendicularmente, la

suma de los cuadrados de dos lados opuestos es igual a la suma de los cuadrados de los

otros dos lados.

R: Hip. ABCD cuadrilátero

DB ⊥ AC en el punto E

Tesis: s2 + q2 = r2 + p2

Dem.: 1) s2 = DE2 + EA2

2) p2 = AE2 + BE2

3) q2 = EC2 + EB2

4) r2 = DE2 + CE2

sumando 1 con 3 resulta s2 + q2 = DE2 + EC2 +EA2 + EB2

sumando 2 con 4 resulta p2 + r2 = AE2 + BE2 +DE2 + CE2

de lo anterior se tiene s2 + q2 = p2 + r2

q.e.d.

C r q

D E B s p

A

Page 32: material de trigo

32

16) El lado de una escalera tipo tijera tiene una longitud de 1,5 metros y la distancia que

separa sus pies es de 98 centímetros. Calcula la altura de la escalera cuando está abierta.

17) Un grupo de amigos acampa a 7 kilómetros de la carretera y tienen un equipo de radio

de banda civil, cuyo alcance es de 10 kilómetros. Con este pretenden comunicarse con los

camioneros que circulan por la carretera. ¿Hasta cuántos kilómetros de la carretera alcanza

la onda de radio?

49 49

98

1,5 1,5 h

m. 1,4177 de es abierta está cuando escalera la de altura La:R

77,141h

/20099h

240122500h

225002401h

15049h

2

2

2

222

=

=

−=

=+

=+

Por Pitágoras se tiene: 222 x710 +=

x51

/x51

x491002

2

=

=

=−

R: La onda de radio alcanza 512 km. de carretera.

10 km

7 km

10 km x

x

Page 33: material de trigo

33

18) Si un volantín ha quedado enredado en un poste de 6 metros de altura y el niño que lo

tenía ha dejado el carrete en el suelo a 50 metros de este, ¿cuánto hilo pierde si lo corta?

19) El señor Badilla posee un terreno rectangular de 100m por 250 metros, que es cruzado

diagonalmente por un río. El señor Badilla desea construir una casa en un vértice del

terreno y un puente que le permita cruzar el río.

6

50

x

corta. lo si hilo de metros 50,35 pierde niño El :R

35,502536 x 2536x

250036x

506x

2

2

222

==⇒=

+=

+=

100

250

r

h

q

p

Determine el punto donde construir el

puente y calcular la distancia que hay

hasta su casa, de tal forma que el señor

Badilla camine lo menos posible de su

casa al puente.

Page 34: material de trigo

34

Solución:

casa. la de distancia de metros 92,64 aestar debe puente El :R

64,928584h

8584 37 · 232 q · ph

232269

62500 p 269 · p250

37269

10000 q 269 · q100 :que tienese Euclides de oremate por

25,26972500r

725006250010000250100r

2

2

2

222

==

===

==⇒=

==⇒=

==

=+=+=

20) ¿Qué distancia hay entre el origen y la recta que pasa por los puntos (0, 5) y (3, 0)?

21) ¿Cuánto deben medir las vigas de un techo en A si ambas deben ser iguales y formar

90º?, además, si el ancho del techo es de 4 m, ¿qué altura tiene el techo?

2,58. de esorigen ely recta la entrehay que distancia La :R

58,268,6h

68,631,4 · 55,1h

4,31 p 5,8 · p 25

1,55 q 5,8 · q 9

5,8 x 34925x

2

2

==

==

=⇒=

=⇒=

=⇒=+=

5

3

x

h q

p

x x

4 m

h

.m 22 mide vigacaday m, 2 de es techodel altura La :R

2 h luego 4h : tienese

forma se que el isósceles triángulo un ser por

x22 x2

16 x24

2

222

==

=⇒=⇒=

Page 35: material de trigo

35

EJERCICIOS PROPUESTOS

1) Una equilibrista camina por un cable tensado entre dos edificios que se encuentran a 21

metros de distancia. Al llegar a la mitad de su recorrido la equilibrista se detiene y se puede

observar que el cable se ha estirado y desplazado de su centro 1,5 metros hacia abajo.

¿Cuánto se estiró el alambre?.

2) La base de una escalera de 13 metros de longitud, está a 3 metros de la pared de un

edificio. ¿A qué altura del edificio llegará la escalera si la apoyamos en él?

3) Un terreno rectangular de 20 metros de largo por 15 metros de ancho, debe ser dividido

en dos partes iguales por medio de la diagonal, utilizando para ello piquetes de madera y

alambre tensado. Si la distancia entre cada piquete debe ser de 2,5 metros y cada uno tiene

un costo de $1.000, ¿cuánto dinero se necesita para cerrar ambas partes si el alambre ya se

tiene?.

4) En un triángulo rectángulo, un cateto mide 8 cm y la proyección del otro cateto sobre la

hipotenusa mide 12 cm, entonces, ¿cuál es la medida de la proyección del primer cateto?

5) En un triángulo rectángulo de área 30,4 cm2 , en donde el producto de las proyecciones

de los catetos sobre la hipotenusa es 9, calcula la altura y la hipotenusa.

Page 36: material de trigo

36

SOLUCION:

1) 0,21 m.

2) 12,64 m.

3) 37 piquetes; $37.000.

4) 4 cm.

5) altura 3 cm; hipotenusa 20,26 cm.

Page 37: material de trigo

37

UNIDAD 2: RAZONES TRIGONOMETRICAS

2.1 GENERALIDADES

2.11 INTRODUCCIÓN

La palabra trigonometría es de origen griego. Un trigón es un triángulo y la trigonometría

es la medición de triángulos.

En la trigonometría, es importante la orientación o sentido que tienen los ángulos. Esto estÁ

determinado por la dirección en que gira uno de sus rayos mientras el otro permanece fijo.

Como puedes observar en la figura 2.1, supongamos que OX es una semirrecta fija y OP es

una semirrecta móvil del mismo origen.

Si OP gira alrededor del punto O, en cada posición se genera un ángulo tal como el ángulo

XOP de la figura.

Por convenio, se ha establecido que la medida de los ángulos obtenidos al efectuar un giro

en sentido opuesto a las agujas del reloj se considera positivas, mientras que las medidas de

los ángulos obtenidos al efectuar el giro en el mismo sentido de las agujas del reloj se

consideran negativas.

Así por ejemplo en la figura 2.2 el ángulo XOP tiene medida positiva y el ángulo XOP`

tiene medida negativa.

P

O X

(fig. 2.1)

O

P`

X

(fig. 2.2)

P

Page 38: material de trigo

38

En ambos casos el rayo que permanece fijo se llama lado inicial del ángulo, mientras que el

rayo que gira se le denomina lado terminal. Al rotar el lado terminal varias veces sobre el

lado inicial vemos que obtenemos ángulos cuya medida es mayor que un giro (360º) dos

giros (360º · 2) o, en general k giros (360º · k). Si rotamos en el sentido contrario la medida

puede ser de un giro negativo (-360º), dos giros negativos (-360º · 2) o k giros negativos

(-360º · k). Así resulta natural considerar ángulos cuyas medidas en grados son positivas y

negativas.

2.12 MEDIDA DE ANGULOS

Como sabemos un ángulo es la figura formada por dos rayos que parten de un mismo punto

y es claro que podemos percibir si un ángulo es mayor que otro o no. Vamos ahora a

“medir un ángulo”.

Medidas en grados

Consideremos una circunferencia C (fig. 2.3) de centro O y radio 1. sea X un punto de C y

considere P∈ C un punto móvil que se desplaza en el sentido contrario a las agujas del

reloj.

O X

P

(fig. 2.3)

Page 39: material de trigo

39

En C marcamos 360 posiciones de P, P0 = X, P1,...,P359 de tal forma que la abertura del

ángulo PiOPi+1 es igual a la abertura del ángulo Pi+1OPi+2 i = 0,1,...,359 (aquí P359OP360 =

P359OP0 y P360OP361 = P0OP1)

DEFINICIÓN

Un grado sexagesimal es la medida que asociamos a cada uno de los ángulos así definidos.

Si consideramos un ángulo PiOPi+1 de los anteriores y marcamos 60 posiciones, en el

círculo Q0 = Pi, Q1,...,Q59 de tal forma que la abertura del ángulo QiOQi+1 es igual a la

abertura del ángulo Qi+1OQi+2 i = 0,1,...,59 (con Q59OQ60 = Q59OPi+1) entonces tenemos.

DEFINICIÓN

Un minuto sexagesimal es la medida que asociamos a cada uno de los ángulos así

definidos (QiOQi+1)

NOTA: en estas condiciones 60 minutos sexagesimales corresponden a un grado

sexagesimal.

Sucesivamente; podemos definir un segundo sexagesimal como la medida de cada una de

las partes que se obtienen al dividir un minuto sexagesimal en 60 partes iguales. También

un metasegundo sexagesimal es la medida de cada una de las partes que se obtienen al

dividir un segundo sexagesimal en 60 partes iguales. De la misma forma, un

Page 40: material de trigo

40

nanometasegundo sexagesimal es la medida de cada una de las partes que se obtienen al

dividir un metasegundo sexagesimal en 60 partes iguales.

Medidas en radianes

Consideramos ahora una circunferencia C de radio r y centro O (fig. 2.4). Sabemos que la

longitud de la circunferencia es 2πr.

Sea X ∈ C un punto de la circunferencia y P0 ∈ C el punto tal que la medida del arco XP0

en C es igual a r.

DEFINICIÓN

Un radian es la medida del ángulo XOP0 definido anteriormente.

Sea m la medida en radianes de un ángulo XOP dado con P ∈ C. Para obtener el valor de

m usamos una regla de tres simple:

1m rad → l = longitud del arco XP

1 rad → r = longitud del arco XP0

así m rad = r

l rad

P0

O X r (fig. 2.4)

Page 41: material de trigo

41

Ejemplo: si el arco es la circunferencia

m rad = 2πr rad = 2π rad r

si el arco es la semicircunferencia m rad = πr rad = π rad r

Conversión de una medida a otra

Si tenemos un ángulo XOP cuya medida en radianes es de m rad. Entonces podemos hacer

lo siguiente:

Mº → m rad

180º → π rad

y obtener Mº = 180º m o m rad = M° π rad π 180°

Ejemplo:

54º10

3º·180

Mº rad 10

3 rad m Si 2)

rad2

rad180

90 rad m 90º Mº Si )1

π

=⇒π

=

π=

°π°

=⇒=

Page 42: material de trigo

42

2.2 RAZONES TRIGONOMETRICAS

Consideremos dos triángulos rectángulos con un par de ángulos congruentes (fig. 2.5 y fig.

2.6). Por el corolario A.A. (ángulo – ángulo) sabemos que �ABC ~ �A`B`C`.

En consecuencia 'c

c

'b

b

'a

a==

De estas igualdades se puede ver

que:

c'

a'

c

a ;

c'

b'

c

b ;

'b

'a

b

a===

Así las razones c

a ;

c

b ;

b

a no dependen del tamaño del triángulo y solo dependen del

valor del ángulo dado.

Observamos lo siguiente en dos triángulos ACB y A`CB (fig. 2.7)

Si el ángulo varia de θ a θ` entonces

a

'b

a

b ;

'c

a

c

a<>

b`

a B

b

c α

θ

A

C a B

(fig. 2.5)

b` c`

α

θ

A’

C’ a’ B’

(fig. 2.6)

b

c` c θ`

A` A C

(fig. 2.7)

θ

Page 43: material de trigo

43

Además

c

b

c'

b' asíy

c

b

c'

b' luego

0)'cc(

a)b)'b((

)'cc(

)'b(babb)'b(a)'b(

)'cc(

))'b(a(b)ba()'b(

)'cc(

)'c(bc)'b(

)c(

)b(

)'c(

)'b(

22

2

222

2

22222222

2

222222

2

2222

2

2

2

2

>

>

>−

=−−+

=+−+

=−

=−

2.21 DEFINICIÓN:

RAZONES TRIGONOMETRICAS FUNDAMENTALES

De lo anterior:

Seno del ángulo θ : es la razón b/c o bien el cuociente entre el cateto opuesto al ángulo y la

hipotenusa (fig. 2.5). Se puede escribir como hipotenusa

a opuesto cateto

c

bsen

θ==θ

Coseno del ángulo θ : es la razón a/c o bien el cuociente entre el cateto adyacente al ángulo

y la hipotenusa (fig. 2.5). Se escribe como:

hipotenusa

a adyacente cateto

c

acos

θ==θ

Page 44: material de trigo

44

Tangente del ángulo θ : es la razón b/a o bien el cuociente entre el cateto opuesto al ángulo

y el cateto adyacente al ángulo (fig. 2.5). Se puede escribir como:

θθ

==θ a adyacente cateto

a opuesto cateto

a

btg

RAZONES TRIGONOMETRICAS RECIPROCAS

Las razones trigonométricas reciprocas del seno, coseno y tangente se reconocen como

cosecante, secante y cotangente respectivamente. Se designan por cosec, sec, cotg, es decir,

cosec α = c = hipotenusa a cateto opuesto a α

sec α = c = hipotenusa b cateto adyacente a α

cotg α = b = cateto adyacente a α a cateto opuesto a α

Estas expresiones están bien definidas para triángulos rectángulos.

Page 45: material de trigo

45

2.22 CIRCUNFERENCIA GONIOMÉTRICA

DEFINICIÓN:

Se llama así a toda circunferencia cuyo radio mide 1 unidad (1u) y que tiene su centro

ubicado en el origen de un sistema de ejes coordenadas perpendiculares (fig. 2.8).

Esta circunferencia es un elemento auxiliar utilizado para definir el valor y el signo que

toman las razones trigonométricas de ángulos de cualquier medida.

Si para cualquier ángulo α determinado en la circunferencia goniométrica (fig. 2.9),

consideramos el punto P(x,y) como la intersección del lado terminal de α con dicha

circunferencia, entonces se puede definir:

o r = 1

P(x,y)

Y

X (fig.2.8)

Page 46: material de trigo

46

cos α = x = x → Abscisa de P 1

sen α = y = y → Ordenada de P 1

tg α = y = sen α toda vez que cosα ≠ 0 x cos α

Además podemos ver que:

α 0º 90º x 1 0 y 0 1 cos α 1 0 sen α 0 1

Es decir sen 0º = cos 90º = 0 y

sen 90º = cos 0º = 1

Además si tg α = sen α → tg 0º = 0 = 0 cos α 1

observar que si α = 90º entonces tg90º no esta definida.

Hasta ahora hemos definido las razones trigonométricas para ángulos θ con 0º ≤ θ < 90º.

P(x,y) r = 1 sen α = y α cos α = x 1 X

Y 1

-1

-1

(fig. 2.9)

Page 47: material de trigo

47

Con la identificación anterior podemos definir las razones trigonométricas cos α , sen α,

tg α para valores de α mayores que 90º.

En efecto, si (x,y) ∈ C es un punto cuyo ángulo con el eje X es mayor que 90º entonces

xρ = cos ρ < 0 yρ = sen ρ < 0

cosβ = xβ < 0 senβ = yβ > 0

xξ = cos ξ > 0 yξ = sen ξ < 0

(fig. 2.10)

(fig. 2.11)

(fig. 2.12)

yβ β

ρ

ξ xξ yξ

Page 48: material de trigo

48

Procediendo de esta forma tenemos la siguiente tabla de signos para los ángulos

Si α ∈ (0º, 90º) ; sen α ∈ (0, 1)

Si α ∈ (90º, 180º) ; sen α ∈ (0, 1)

Si α ∈ (180º, 270º) ; sen α ∈ (-1, 0)

Si α ∈ (270º, 360º) ; sen α ∈ (-1, 0)

Esto es:

Signo de las razones trigonométricas

Análogamente para cosα y tgα tenemos

+ +

− − sen α

− +

− + cos α

− +

+ − tg α

Page 49: material de trigo

49

2.23 RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS NOTABLES

� RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE LOS ÁNGULOS DE 30º Y 60º

Dado el triángulo equilátero ABC de lado a (fig.2.13). Si trazamos la bisectriz del

ángulo C se forman dos triángulos rectángulos congruentes. Consideremos el triángulo

CC`B, donde CB = a ; C`B = 2

a y CC`=

2

3a (por teorema de Pitágoras).

Con estas medidas para las longitudes de los lados del triángulo rectángulo CC`B, tenemos

la siguiente tabla de valores de las razones trigonométricas.

Comprueba los siguientes resultados:

30º 60º

seno ½ √3 / 2

coseno √3 / 2 ½

tangente 1 / √3 √3

30º 30º

C

60º 60º A a/2 B C`

a

(fig. 2.13)

Page 50: material de trigo

50

� RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE UN ÁNGULO DE 45º

Dado un cuadrado ABCD de lado a (fig. 2.14). Si trazamos la diagonal AC, formamos dos

triángulos rectángulos congruentes. Consideremos el triángulo rectángulo ABC donde CB

= a; AB = a y AC = a√2 (por teorema de Pitágoras) .

Por definición se tiene que:

sen 45º = a = 1 = √2 a√2 √2 2

cos 45º = a = 1 = √2 a√2 √2 2

tg 45º = a = 1 a

En el siguiente cuadro se representa un resumen de las razones trigonométricas básicas de

los ángulos notables considerados:

Medida ángulo α

En grados 0º 30º 45º 60º 90º En radianes 0 ππππ / 6 ππππ / 4 ππππ / 3 ππππ / 2 Seno 0 ½ √2 / 2 √3 / 2 1 Coseno 1 √3 / 2 √2 / 2 ½ 0 Tangente 0 √3 / 3 1 √3 No

definido

Conocidos los valores de las razones trigonométricas básicas podemos obtener los valores

de las respectivas razones recíprocas.

A a B

a a√2 a

D a C

(fig. 2.14)

Page 51: material de trigo

51

EJERCICIOS RESUELTOS

1) En los siguientes triángulos calcula las razones trigonométricas fundamentales para sus

ángulos agudos:

a)

b)

2) Consideremos un triángulo ABC rectángulo en C, donde 5

2tg =α . Determinar el valor

de: sec α, cos α y cosec α.

2

29 cosec ;

29

295

29

5 cos ;

5

29 sec tanto,lo Por

2952 cy 5 b ; 2 a

: tienese ABCen que significa esto , 5

2 tgComo

22

=α==α=α

=+===

∆=α

β

α

3

4

6

8gcottg

5

3

10

6sencos

5

4

10

8cossen

==β=α

==β=α

==β=α

3

4gcottg

5

3sencos

5

4cossen

=β=α

=β=α

=β=α

A B

C

5 2

6

8

10

2

2

5

2

3

β α

α

β

Page 52: material de trigo

52

3) En un triángulo ABC rectángulo en C, donde :de valor el calcula , 5

13sec =α

α−αααgcot9eccos4

3cos - 2sen.

12

5gcot

12

13eccos

13

5cos

13

12sen

4) Usa los valores fraccionarios de las razones trigonométricas de ángulos notables para:

i) Calcular en cada triángulo la medida x del lado indicado.

a)

Si b = 5 y c = 13 entonces a = 12 C B

A

5

91

108

7

12·

13

9

12

713

9

12

45

12

5213

15

13

24

12

5·9

12

13·4

13

5·3

13

12·2

===−

−=

215 x

2

2 · 30 x

45ºsen · 30 x 30

xº45cos

=

=

=⇒=

x

30

45º

Page 53: material de trigo

53

b)

c)

ii) Calcular en cada caso la medida del ángulo indicado.

a)

b)

60º

x

108

3 72 x

3

3216

3

216 x

2

3

108

60ºsen

108 x

x

108º60sen

=

==

==⇒=

x

30º

18

3 18 x

3

354

3

54 x

3

3

18

º30tg

18 x

x

18º30tg

=

==

==⇒=

α

10

20

º60

2

1

20

10cos

==α

º60

33

33

3

3tg

===β

β

3

3

Page 54: material de trigo

54

c)

iii) Calcular las siguientes expresiones.

a) tg 30º · tg 60º - cos 30º · sen 60º

4

1

4

31

2

2

33·

3

3=−=−

b) sen 30º + cos2 45º - 2 tg2 30º

3

1

3

21

3

1·2

2

1

2

1

3

3·2

2

2

2

122

=−=−+=

+

c) º60secº30secº0sec

º90eccosº60eccosº30eccos

++++

1

23

321

13

322

=

++

++

25

225

δ

º45

2

2

2

1

225

25sen

===δ

Page 55: material de trigo

55

4) Indica el signo de las razones trigonométricas de los ángulos dados.

a) sen 135º � El ángulo 135º se encuentra en el segundo cuadrante

por lo tanto el signo del seno de 135º es positivo.

b) tg 298º � El ángulo 298º se encuentra en el cuarto cuadrante

por lo tanto el signo de la tangente de 298º es negativo.

c) cos 240º � El ángulo 240º se encuentra en el tercer cuadrante

por lo tanto el signo del coseno de 240º es negativo.

Page 56: material de trigo

56

2.3 RELACIONES ENTRE LAS RAZONES TRIGONOMÉTRICAS

TEOREMA

Para cualquier ángulo agudo α, sen α < 1 ; cos α < 1.

Demostración:

En el triángulo rectángulo ABC, a < b y c < b. Al dividir cada una de estas

desigualdades por b se obtiene 1b

c ; 1

b

a<<

RELACIONES RECIPROCAS ENTRE ALGUNAS RAZONES

Sea ABC un triángulo rectángulo (fig. 2.15) cuyo ángulo recto es B, de la definición

sen α = BC = a y también cosec α = AC = b AC b BC a

Por tanto sen α · cosec α = a · b = 1 b a

esto es sen α y cosec α, donde están definidas simultáneamente, son recíprocos y luego

sen αααα = 1 y cosec αααα = 1__ cosec αααα sen αααα

A b c B a C

(fig. 2.15)

β

α

Page 57: material de trigo

57

Por otro lado

cos α = AB = c y sec α = AC = b AC b AB c

Así cos α · sec α = c · b = 1 b c

por consiguiente cos α y sec α, donde están definidas simultáneamente, son recíprocos y

tenemos

cos αααα = 1 y además sec αααα = 1__ sec αααα cos αααα

también

tg α = BC = a y cotg α = AB = c AB c BC a

Por tanto tg α · cotg α = a · c = 1 c a

luego tg α y cotg α, donde están definidos simultáneamente, son recíprocos , es decir,

tg αααα = 1 y cotg αααα = 1__ cotg αααα tg αααα

Page 58: material de trigo

58

LA TANGENTE Y LA COTANGENTE EN FUNCIÓN DEL SENO Y COSENO

Como vimos anteriormente

tg αααα = sen αααα cos αααα

como

cotg α = 1 = 1 = cos α tg α sen α sen α cos α

entonces

cotg αααα = cos αααα sen αααα

TEOREMA

Para cualquier ángulo agudo α, sen2 αααα + cos2 αααα = 1

Demostración:

1b

b

b

ca

b

c

b

acossen

2

2

2

22

2

2

2

222 ==

+=+=α+α

COROLARIO

0 cos si sen1 cos ; sen1cos

0 sen si cos-1sen ; cos1sen

222

222

≥αα−=αα−=α

≥αα=αα−=α

A c b B a C

α

(fig. 2.16)

Page 59: material de trigo

59

Ejercicio

Del teorema anterior deducir las siguientes igualdades

1) 1 + cotg2 αααα = cosec2 αααα

2) tg2 αααα + 1 = sec2 αααα

RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS COMPLEMENTARIOS

Consideremos el triángulo rectángulo en B. En este caso los ángulos en A y C serán

complementarios de manera que ∠ γ = 90º - ∠ α

Luego

α==γ=α−°

α==γ=α−°

senAC

BCcos)90cos(

cosAC

ABsen)90(sen

De manera similar se puede demostrar que

tg (90º - αααα) = cotg αααα ; cotg (90º - αααα) = tg αααα

sec (90º - αααα) = cosec αααα ; cosec (90º - αααα) = sec αααα

Si definimos el co-seno, la co-tangente, la co-secante como las co-funciones del ángulo,

pueden incluirse los resultados en una sola afirmación:

“Cada función de un ángulo es igual a la co-función correspondiente a su

complemento”

A c b B a C

(fig. 2.17)

α

γ

Page 60: material de trigo

60

EJERCICIOS RESUELTOS

1) ¿Cuáles son las razones trigonométricas del ángulo α, sabiendo que 4

3tg =α y que está

en el primer cuadrante?

Sabemos que tangente.la de reciprocarazón laser por 3

4gcot =α

Además 4

5sec sec

16

25 sec

16

91 sectg1 2222 =α⇒α=⇒α=+⇒α=α+ .

De lo anterior se tiene 5

4cos =α .

Por otro lado

3

5cosec eccos

9

25 eccos

9

16 1 eccosgcot1 2222 =α⇒α=⇒α=+⇒α=α+

De aquí se tiene que 5

3sen =α .

2) Sabiendo que º270 180º quey 5

3cos ≤α≤−=α

. ángulo del tricas trigonomérazones demás las Calcula α

Sustituyendo en la siguiente relación se tiene:

5

4-sen luego

25

16sen 1

25

9sen 1cossen 222 =α±=α⇒=+α⇒=α+α ,

ya que α está situado en el tercer cuadrante.

Page 61: material de trigo

61

Conocidos el seno y coseno, se deducen el resto de las razones trigonométricas:

4

5

sen

1cosec ;

3

5

cos

1sec

4

3cotg

3

4

5

35

4

cos

sentg

−=α

=α−=α

=α⇒=−

−=

αα

3) Simplifica la expresión α

α+αgcot

)tg1(cos 22

Sabemos que 1+ tg2 α = sec2 α , entonces

α=α

ααtg

gcot

1

gcot

sec · cos 22

Page 62: material de trigo

62

2.4 REDUCCIÓN AL PRIMER CUADRANTE

En general, la obtención de razones trigonométricas de un ángulo cualquiera no

resulta fácil. Se debe recurrir al empleo de calculadora o a tablas trigonométricas. Pero en

estas últimas solo aparecen los valores de las razones trigonométricas de ángulos hasta 90º.

Es por esto, que se utiliza una serie de relaciones que nos permiten obtener las razones

trigonométricas de cualquier ángulo a partir de las relaciones trigonométricas del primer

cuadrante (entre 0 y 90 grados) que es lo que las tablas nos entregan.

RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS CUYA SUMA ES CERO O 360º

Los ángulos que suman cero o 360º se expresan como:

α y (-α) o α y 360º - α

En la circunferencia goniométrica de la figura 2.18 tenemos que las coordenadas

cartesianas de los puntos P(x,y) y P1(x`,y`) satisfacen las relaciones x = x` , - y = y`.

Sea α la medida del ángulo QOP. El ángulo QOP1 , recorrido en el sentido horario, tiene

entonces una medida - α.

Por otro lado el ángulo que forma el eje X con el segmento OP1 , medido en el sentido

antihorario, tiene medida 360º - α. Como ambas formas de medir el ángulo identifican al

mismo punto del circulo goniométrico tenemos que:

Page 63: material de trigo

63

sen (360º - α) = sen (-α)

cos (360º - α) = cos (-α)

tg (360º - α) = tg (-α)

sec (360º - α) = sec (-α)

cosec (360º - α) = cosec (-α)

cotg (360º - α) = cotg (-α)

Por otro lado sen (-α) = P1Q / 1 = - y = - sen (α)

cos (-α) = OQ / 1 = x = cos(α)

y entonces

tg (-α) = - tg (α)

sec (-α) = sec (α)

cosec (-α) = - cosec (α)

cotg (-α) = - cotg (α)

Ejemplo:

Calcular las razones trigonométricas de un ángulo de 330º.

Sen 330º = sen (360º - 30º) = - sen 30º = - ½ ; cosec 330º = 1/sen 330º = - 2

Cos 330º = cos (360º - 30º) = cos (30º) = √3/2 ; sec 330º = 1/cos 330º = 2 √3 / 2

Tg 330º = tg (360º - 30º) = - tg 30º = - √3/3 ; cotg 330º = 1/tg330º = - √3

X Q O (360º - α)

Y P

α -α

(fig. 2.18)

P1

Page 64: material de trigo

64

RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS QUE DIFIEREN EN 180º

En la circunferencia goniométrica de la figura 2.19 tenemos que las coordenadas

cartesianas de los puntos P(x,y) y P1(x`,y`) satisfacen las relaciones x`= -x , y`= -y.

Sea α la medida del ángulo QOP. El ángulo formado por el eje X y el segmento OP1,

medida en el sentido antihorario , tiene medida 180º + α.

Por otro lado, sea α` el ángulo Q1OP1. Es claro que α` tiene medida α ya que es opuesto

por el vértice al ángulo QOP.

El ángulo extendido QOQ1 tiene medida –180º en el sentido horario y, entonces, el ángulo

QOP1 mide α - 180º en el sentido horario.

Como ambas formas de medir el ángulo identifican al mismo punto del circulo

goniométrico concluimos que

sen (180º + α) = sen (-180º + α) y que

cos (180º + α) = cos (-180º + α).

Page 65: material de trigo

65

Como en el circulo goniométrico cos (180º + α) = x`= -x y sen (180º + α) = y`= -y

concluimos que:

sen (180º + α) = - sen (α)

cos (180º + α) = - cos (α)

y entonces:

tg (180º + α) = tg (α)

cosec (180º + α) = - cosec (α)

sec (180º + α) = - sec (α)

cotg (180º + α) = cotg (α)

Ejemplo:

Encuentra las razones trigonométricas de un ángulo de 225º.

sen 225º = sen (180º + 45º) = - sen 45º = - √2 / 2 ; cosec 225º = 1 / sen 225º = - √2

cos 225º = cos (180º + 45º) = - cos 45º = - √2 / 2 ; sec 225º = 1 / cos 225º = - √2

tg 225º = tg (180º + 45º) = tg 45º = 1 ; cotg 225º = 1 / tg 225º = 1

Y

α’

Q1 P1

P α O Q X

α+180

(fig. 2.19)

Page 66: material de trigo

66

RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS SUPLEMENTARIOS

En la circunferencia goniométrica de la figura 2.20 tenemos que las coordenadas

cartesianas de los puntos P(x,y) y P1(x`,y`) satisfacen las relaciones x`= -x , y = y`.

Sea α el ángulo QOP y α` el ángulo Q1OP1 los cuales tienen la misma medida.

El ángulo formado por el eje X y el segmento OP1, en el sentido antihorario, tiene medida

180º - α. El mismo ángulo medido en el sentido horario tiene medida - (180º + α).

Como ambas formas de medir el ángulo identifican el mismo punto del circulo

goniométrico concluimos que

sen (180º - α) = sen (-(180º + α)) y que

cos (180º - α) = cos (-(180º + α)).

Como en el circulo goniométrico sen (180º - α) = y`= y y cos (180º - α) = x`= - x

concluimos que:

sen (180º - α) = sen (α)

cos (180º - α) = - cos (α)

Y P1 P

− α α` α

Q1 O Q X

180º - α

(fig. 2.20)

Page 67: material de trigo

67

y entonces tg (180º - α) = - tg (α)

cosec (180º - α) = cosec (α)

sec (180º - α) = - sec (α)

cotg (180º - α) = - cotg (α)

Ejemplo:

Calcular las razones trigonométricas de 150º.

Sabemos que el suplemento de 150º es 30º, por lo cual:

sen 150º = sen 30º = ½ ; cosec 150º = 1 / sen 150º = 2

cos 150º = - cos = 30º = - √3 / 2 ; sec 150º = 1 / cos 150º = - 2√3 / 3

tg 150º = - tg 30º = - √3 / 3 ; cotg 150º = 1 / tg 150º = - √3

RAZONES TRIGONOMÉTRICAS DE ÁNGULOS QUE DIFIEREN EN 90º

En la circunferencia goniométrica de la figura 2.21 tenemos que las coordenadas

cartesianas de los puntos P(x,y) y P1(x`,y`) satisfacen las relaciones x` = -y , y` = x.

En efecto; consideremos los triángulos rectángulos OQ1P1 y OQP. Como ambos triángulos

tienen iguales ángulos son semejantes.

Ya que x'y1

y'cos y y'x

1

'xsen ===α===α

se tiene el resultado.

Page 68: material de trigo

68

Sea α la medida del ángulo QOP y del ángulo Q1P1O . El ángulo formado por el eje X y el

segmento OP1, medida en el sentido antihorario , tiene medida 90º + α.

Luego:

sen (90º + α) = y`= x = cos (α)

cos (90º + α) = x` = -y = - sen (α)

y entonces

tg (90º + α) = - cotg (α)

cosec (90º + α) = sec (α)

sec (90º + α) = - cosec (α)

cotg (90º + α) = - tan (α)

Ejemplo:

De un ángulo de 150º, calcular sus razones trigonométricas.

sen 150º = sen (90º + 60º) = cos 60º = ½ ; cosec 150º = 1 / sen 150º = 2

cos 150º = cos (90º + 60º) = - sen 60º = - √3 / 2 ; sec 150º = 1 / cos 150º = - 2√3/3

tg 150º = tg (90º + 60º) = - cotg 60º = - √3 / 3 ; cotg 150º = 1 / tg 150º = - √3

Y P1

α 90º+α P

α Q1 O Q X

(fig. 2.21)

Page 69: material de trigo

69

2.5 FUNCIONES TRIGONOMÉTRICAS

FUNCIÓN y = sen x

La siguiente tabla nos muestra que a cada medida angular, x, le corresponde un único valor

real de sen (x). Para las medidas angulares entre 0 y 2π, o múltiplos de estas, la razón seno

toma valores entre -1 y 1.

Así tenemos que y = sen x es una función.

Medida angular En

grados 0º 30º 45º 60º 90º 120º 135º 150º 180º 210º 225º 240º 270º 300º 315º 330º 360º

En radianes

0 6

π

4

π

3

π

2

π

3

4

6

π

6

4

3

2

3

4

6

11π

π2

Seno del ángulo

0 2

1

2

2

2

3

1

2

3

2

2

2

1

0 2

1−

2

2−

2

3−

-1

2

3−

2

2−

2

1−

0

Gráfica de la función seno

x

y

−2π −1,5π −π −0,5π 0 0,5π0,5π0,5π0,5π ππππ 1,5π1,5π1,5π1,5π 2π

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

Page 70: material de trigo

70

Del análisis de estos gráficos podemos deducir las siguientes características para la función

y = sen x :

- Dom (función seno) = R ; Rec (función seno) = [-1, 1]

- Sen (0 ± kπ) = 0 ; ∀ k ∈ N0

- Es una función impar1, pues sen(-x) = -sen (x), por lo tanto, es simétrica respecto

del origen.

- Es periódica, de periodo t = 2π, ya que sen (x ± 2kπ) = sen x ; x ∈ R

- Es creciente, en intervalos como ,...2

,2

; 2

3,2

ππ−

π−π−

- Es decreciente, en intervalos como ,...2

3,

2 ;

2,

2

3

ππ

π−

π−

- Es continua en R.

- [ ]R. como dominiosu osconsideram si inversafunción tieneno Por tanto,

.R1,1- seno)(función Rec :R sobre vasobreyecti es No

senx1

sen x que talx1

x :inyectiva es No biyectiva es No

≠=

=≠∃22

- Es una función acotada, pues 1senx1 ≤≤− , para todo valor de x.

-

∈∀π±π

==

∈∀π±π

==

0

0

N k ;k22

- x para 1,- y mínimo

N k ;k22

x para 1, y máximo :un valor Alcanza

1 Una función f se dice impar, si f (-x) = - f (x), para todo x ∈ Dom (f )

Page 71: material de trigo

71

FUNCIÓN y = cos x

Hemos comprobado que para medidas angulares entre 0 y 2π, o sus múltiplos, la razón

coseno toma valores entre -1 y 1, que corresponden al coseno de estos ángulos, como se

resume en la tabla siguiente, la cual nos muestra que a cada medida angular, x, le

corresponde un único valor real de cos(x).

Así tenemos que y = cos x es una función.

Medida angular En

grados 0º 30

º 45º 60º 90º 120º 135º 150º 180º 210º 225º 240º 270º 300º 315º 330º 360º

En radian

es

0 6

π

4

π

3

π

2

π

3

4

6

π

6

4

3

2

3

4

6

11π

π2

Coseno del

ángulo

1

2

3

2

2

2

1

0 2

1−

2

2−

2

3−

-1

2

3−

2

2−

2

1−

0 2

1

2

2

2

3

1

Gráfica de la función coseno

x

y

−2π−2π−2π−2π −1,5π−1,5π−1,5π−1,5π −π−π−π−π −0,5π−0,5π−0,5π−0,5π 0000 0,5π0,5π0,5π0,5π ππππ 1,5π1,5π1,5π1,5π 2π2π2π2π

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

Page 72: material de trigo

72

Del análisis de este gráfico podemos deducir las siguientes características para la función

y = cos x:

- Dominio (función coseno) = R; Recorrido (función coseno) = [-1, 1].

- 0N k ;0k2

cos ∈∀=

π±π

- Es una función par2, pues cos x = cos(-x), por lo tanto, es simétrica respecto al eje

Y.

- Es periódica, de periodo t = 2π, ya que 0N k );k2xcos(xcos ∈π±=

- Es creciente, en intervalos como ] [ ] [,...2 , , 0, πππ−

- Es decreciente, en intervalos como ] [ ] [,... 0, , ,2 ππ−π−

- Es continua en R.

- [ ]R. como dominiosu osconsideram si inversafunción tieneno tanto,loPor

R. 1 1,- coseno)(función Rec :R sobre vasobreyecti es No

xcos xcos que talx x : inyectiva es No biyectiva es oN 211

≠=

=≠∃ 2

- Es una función acotada, pues -1 ≤ cos x ≤ 1, para todo valor de x.

-

∈∀π±π==

∈∀π±==

0

0

N k ;2k x para 1,- y mínimo

N k ;2k 0 x para 1, y máximoun valor Alcanza

2 Una función f se dice par, si f (-x) = f (x), para todo x ∈ Dom (f)

Page 73: material de trigo

73

FUNCIÓN y = tg x

La razón tangente, está definida para todas las medidas angulares, x, excepto aquellas

medidas angulares para las que el coseno sea igual a cero, tales como ..., ,2

3,

2,

2,

2

3 πππ−

π−

algunas de las cuales se destacan en la siguiente tabla.

Medida angular En

grados 0º 30º 45º 60º 90º 120º 135º 150º 180º 210º 225º 240º 270º 300º 315º 330º 360º

En radianes

0 6

π

4

π

3

π

2

π

3

4

6

π

6

4

3

2

3

4

6

11π

π2

Tangente del

ángulo

0

3

3

1 3

No def.

3−

-1

3

3−

0

3

3

1 3 No def.

3−

-1

3

3−

0

Gráfica de la función tangente

Del gráfico de la función podemos deducir las siguientes características

x

y

−2π−2π−2π−2π −1,5π−1,5π−1,5π−1,5π −π−π−π−π −0,5π−0,5π−0,5π−0,5π 0000 0,5π0,5π0,5π0,5π ππππ 1,5π1,5π1,5π1,5π 2π2π2π2π

-3

-2

-1

0

1

2

3

Page 74: material de trigo

74

- Dominio (función tangente) = ;N k ;k2

R 0∈

π±π

Recorrido (función tangente) = R

- Es una función impar pues tg (-x) = - tg(x), ∀ x ∈ Dom (función tangente). Por lo

tanto es simétrica respecto del origen.

- Es periódica, de período t = π, ya que tg x = tg (x ± kπ); k ∈ N0.

- Es creciente para toda medida angular de su dominio.

- Es continua en Dominio (función tangente).

-

R. como dominiosu osconsideram cuando inversafunción tieneno tanto,lo Por

R. angente)(función t Recorrido :R sobre vasobreyecti Es

x tg x tgque talx x :inyectiva es No biyectiva es No 2 121

=

=≠∃

- No es una función acotada, ya que puede tomar cualquier valor real.

- Es cero o nula para medidas angulares múltiplos de π, tales como:

Z.k 0; )(k tg:decir es ... ,2 , ,0 , ,2 ∈∀=ππππ−π−

Page 75: material de trigo

75

2.6 IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS

Una igualdad entre números es una expresión que se refiere a cantidades iguales. Por

ejemplo: 6 = 4 + 2 ; 7= 9 – 2.

Una identidad entre funciones trigonométricas es una igualdad que se verifica para todos

los valores posibles del ángulo.

Ejemplo: la igualdad 2sen x · cos x · tg x = 2sen2 x constituye una identidad

trigonométrica, ya que se cumple para toda medida angular que se le asigne al ángulo x, y

en el cual las expresiones tienen sentido.

El siguiente cuadro muestra las identidades trigonométricas básicas y pitagóricas vistas en

el punto 2.3 de esta unidad.

BÁSICAS PITAGÓRICAS

αα

=αcos

sentg

sen2 α + cos2 α = 1

αα

=αsen

cosgcot

1 + cotg2 α = cosec2 α

α

=αtg

gcot1

tg2 α + 1 = sec2 α

α

=αsen

eccos1

α

=αcos

sec1

Page 76: material de trigo

76

Ejemplo:

1) Demostremos la siguiente identidad:

x)·cosx(gcotxsectgx

)x(gcotxcos=

++

Para demostrar una identidad, podemos elegir cualquiera de sus dos miembros y, a partir de

él, operando convenientemente, concluir que es idéntico al otro.

En este caso elegimos el miembro izquierdo de la igualdad y operamos para desarrollarlo y

simplificarlo.

Así:

=++

=+

+

=+

+

=+

+=

++

)1senx(senx

)1senx(xcos

xcos

1senxsenx

)1senx(xcos

xcos

1senxsenx

xcosx·cossenx

xcos

1

xcos

senxsenx

xcosxcos

xsectgx

)x(gcotxcos 2

x)·cosx(gcotx·cossenx

xcos

senx

xcos 2

==

lo que vale para cada x tal que sen (x) ≠ -1 , sen(x) ≠ 0 y cos(x) ≠ 0

por lo tanto:

x)·cosx(gcotxsectgx

)x(gcotxcos=

++

para cada x tal que sen (x) ≠ -1 , sen (x) ≠ 0 y cos(x) ≠ 0.

Page 77: material de trigo

77

2) Demostrar que sen2 A · cotg2 A + cos2 A · tg2 A = 1

Aquí será conveniente expresar todas las razones trigonométricas en función del seno y

coseno.

sen2 A · cotg2 A + cos2 A · tg2 A = 1

1Acos

AsenAcos

Asen

AcosAsen

2

22

2

22 =⋅+⋅

cos2 A + sen2 A = 1

1 = 1

luego tenemos la identidad para todos los valores de A donde la expresión esta definida.

IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS PARA LA SUMA Y DIFERENCIA DE

ÁNGULOS

Las siguientes demostraciones las realizaremos para dos ángulos agudos, cuya suma o

diferencia es un ángulo que puede medir desde 0º hasta 90º , es decir, 0º≤α + β ≤ 90º. A

partir de esto aceptaremos su generalización para dos ángulos cualesquiera, ya que si la

suma o diferencia de estos ángulos pertenece a otro cuadrante, podremos siempre reducirlo

al primero.

Page 78: material de trigo

78

� Seno de la suma de dos ángulos

sen (αααα ++++ ββββ) = senαααα cosββββ + senββββ cosαααα

Demostración:

En una circunferencia goniométrica (fig. 2.22) consideremos los ángulos α, β y (α+ β), tal

que 0º ≤ α + β ≤ 90º

Tenemos que:

m(∠AOB) = α ; m(∠BOC) = β

m(∠AOB + ∠BOC) = m(∠AOC) = α + β

trazamos:

CG ⊥ OA ; CE ⊥ OB

EF ⊥ OA ; DE ⊥ CG

Por lo tanto, tenemos rectángulo DEFG; además m(∠ECD) = α (fig. 2.23)

Vemos que:

EFCD1

DGCD

1

CG

OC

CG)sen( +=

+===β+α (1)

En ∆OFE tenemos: OE

EFsen =α , entonces, α= sen · OEEF

En ∆OEC tenemos: 1

OE

OC

OEcos ==β , entonces, OEcos =β

B

O A X

Y

C

β α

1 (α+β)

(fig. 2.22)

Page 79: material de trigo

79

Luego : βα= cos · senEF (2)

En ∆CDE tenemos: CE

CDcos =α , entonces, α= cos · CECD

En ∆OEC tenemos: 1

CE

OC

CEsen ==β , entonces, CEsen =β

Luego : αβ= cos · senCD (3)

Reemplazando (2) y (3) en la expresión (1), obtenemos:

sen (α + β) = senα cosβ + senβ cosα

q.e.d.

β α

α

90°-α

α 90°-α

90°-α

1

O G F X

D E

Y C

(fig. 2.23)

Page 80: material de trigo

80

� Seno de la diferencia de dos ángulos

sen (αααα - ββββ) = senαααα cosββββ - senββββ cosαααα

Demostración:

Si en la identidad sen (α + β) = senα cosβ + senβ cosα sustituimos β por (-β),

obtenemos:

sen (α - β) = senα cos(-β) + sen(-β) cosα (1)

como sabemos: sen (-β) = - senβ (2) y cos(-β) = cosβ (3)

reemplazando (2) y (3) en (1) , tenemos :

sen (α - β) = senα cosβ - senβ cosα

q.e.d.

� Coseno de la suma o diferencia de ángulos

cos (αααα + ββββ) = cosαααα cosββββ - senαααα senββββ

cos (αααα - ββββ) = cosαααα cosββββ + senαααα senββββ

Demostración:

Ejercicio.

Se realiza de manera similar a la demostración de la fórmula para el seno de la suma de dos

ángulos.

Page 81: material de trigo

81

� Tangente de la suma de dos ángulos

tgβ · tgα1

tgβtgαβ)tg(α

−+

=+

Demostración:

βα−βααβ+βα

=β+αβ+α

=β+αsensencoscos

cossencossen

)cos(

)(sen)(tg

βα

βα

coscos

1coscos

1

· /

βα−β+α

=

βαβα

−βαβα

βααβ

+βαβα

=tg · tg1

tgtg

coscos

sensen

coscos

coscoscoscos

cossen

coscos

cossen

q.e.d.

Ejemplos:

1) sen 75º = sen(30º + 45º) = sen30º · cos45º + cos30º · sen45º =

4

2)·31(

2

2

3

2

2

1+=+=

2) cos75º = cos(30º + 45º) = cos30º · cos45º - sen30º · sen45º =

4

2)·13(

2

2

1

2

2

3−=−=

3) tg75º = 326

)33(

33

33

3

333

33

1·3

31

13

3

º45tgº·30tg1

º45tgº30tg 2

+=+

=−

+=

+

=

+=

−+

Page 82: material de trigo

82

IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS PARA EL DOBLE DE UN ÁNGULO

� Seno del doble de un ángulo

sen 2αααα = 2 senαααα · cosαααα

Demostración:

Sabemos que sen (α + β) = senα cosβ + senβ cosα

Luego, si α = β entonces, tenemos:

sen (α +α) = sen 2α = senα cosα + senα cosα

por lo tanto:

sen (2α) = 2 senα cosα

q.e.d.

� Coseno del doble de un ángulo

cos 2αααα = cos2αααα - sen2αααα

Demostración:

Sabemos que cos (α + β) = cosα cosβ - senα senβ

Luego, si α = β entonces, tenemos:

cos (α +α) = cos 2α = cosα cosα - senα senα

por lo tanto:

cos (2α) = cos2α - sen2α

q.e.d.

Page 83: material de trigo

83

� Tangente del doble de un ángulo

αtg1

2tgαtg2α

2−=

Demostración:

Sabemos que: βα−β+α

=β+αtg · tg1

tgtg)(tg . Luego, si α = β entonces, tenemos:

αα−α+α

=α=β+αtg · tg1

tgtg2tg)(tg

por lo tanto: tg1

tg22tg

2α−

α=α

q.e.d.

Ejemplo: demostrar que α=αα+

gcot2sen

2cos1

Reemplazando en el primer miembro de la igualdad tenemos:

α=αα

α−α+gcot

cossen2

sencos1 22

sabemos que α+α= 22 cossen1 entonces

α=αα

α−α+α+αgcot

cossen2

sencoscossen 2222

α=αα

αgcot

cossen2

cos2 2

α=αα

gcotsen

cos

α=α gcotgcot

Page 84: material de trigo

84

IDENTIDADES TRIGONOMETRICAS PARA EL VALOR MEDIO DE UN ÁNGULO

� Seno del valor medio de un ángulo

2

cosα1

2

αsen

−±=

Demostración:

Consideremos

α=α2

·2coscos (1)

entonces: 2

sen2

sen12

sen2

cos2

·2cos 2222 α−

α−=

α−

α=

α

2

sen212

·2cos 2 α−=

α (2)

luego por transitividad de (1) y (2) tenemos:

2sen21cos 2 α−=α

despejando:

α−=α

cos12

sen2 2

/ 2

cos1

2sen 2 α−

por lo tanto:

2

cos1

2sen

α−±=

α

q.e.d.

Page 85: material de trigo

85

� Coseno del valor medio de un ángulo

2

1

2

α+±=

α coscos

Demostración: ejercicio.

La demostración se realiza de manera análoga que para 2

senα

, considerando

α⋅=α2

2coscos

� Tangente del valor medio de un ángulo

cosα1

cosα1

2

αtg

+−

±=

Demostración: ejercicio

Page 86: material de trigo

86

EJERCICIOS PROPUESTOS

Resuelve las siguientes identidades:

α−α+

=

αα+

β=αβ+α+αβα

α=α

α+α=α−αα−α

α=α+

α

β+α=βαβ−α

2sen1

2sen1

tg-1

tg1 )6

tgtg)(tg1

tg-)-tg( )5

eccos2

tgcotg )4

eccostggcottg

gcottg )3

2sentg1

2tg )2

gcottgcoscos

)cos( )1

2

2233

2

Page 87: material de trigo

87

2.7 ECUACIONES TRIGONOMÉTRICAS

Una ecuación trigonométrica es una relación de igualdad entre expresiones trigonométricas

que se verifican para un conjunto de medidas angulares.

Para resolver las ecuaciones trigonométricas, conviene realizar transformaciones que

consigan expresar todos los términos en función de un mismo ángulo y de una sola razón

trigonométrica y a continuación se resuelve como una ecuación algebraica.

Al operar las ecuaciones trigonométricas se introducen con frecuencia soluciones extrañas.

Por lo tanto, se deben comprobar todas las soluciones, sustituyéndolas en la ecuación

inicial. Una vez resuelta algebraicamente la ecuación se debe resolver trigonométricamente.

Es decir, debe hallarse el ángulo que iguale el valor algebraico encontrado.

A continuación se muestran algunos casos de resolución de ecuaciones trigonométricas.

� Caso 1

Resolvamos la ecuación 2 sen (x) + 2 = 3

Despejamos: 2 sen (x) = 1 ⇒ sen (x) = ½

Luego, el conjunto solución de esta ecuación esta formado por todas las medidas angulares

cuyo seno sea igual a ½.

Sabemos que sen (x) es positivo en el primero y segundo cuadrante y además que

sen(180º - x) = sen (x).

Page 88: material de trigo

88

Como en este caso sen (x) = ½, entonces

x1 = 30º y x2 = 150º

estos ángulos, 30º, 150º y los que se obtienen de ellos sumando múltiplos de 360º,

constituyen el conjunto solución S de la ecuación.

{ }0Nk ;kº360º150 ,kº360º30S ∈∀+±=

Esto significa que para cada valor de k tenemos una solución. Por ejemplo si k = 1, los

ángulos 390° y 510° son también solución de la ecuación.

� Caso 2

Resolvamos la ecuación 3cos2x + cosx – 2 = 0

Si colocamos z = cos x , tenemos la ecuación 3z2 + z – 2 = 0 que es una ecuación de

segundo grado con a = 3, b = 1, c = -2.

Resolviendo esta ecuación tenemos

−=

=⇒±−

=+±−

=1z3

2z

6

51

6

2411z

2

1

Ahora resolvemos las ecuaciones cos x = -1 y cos x = 2/3

Tenemos que x = 180º satisface cos (180º) = -1 y que x = ± 48,19º satisface

cos(± 48,19º) = 2/3.

Por lo tanto el conjunto solución de la ecuación 3cos2 x + cos x – 2 = 0 es

}Nk ;k º360 180º k,360º 48,19º- ,k360º º19,48{S ∈±±±=

Page 89: material de trigo

89

� Caso 3

Resolvamos la ecuación 3xcossenx3 2 =+−

Como xsen1xcos 22 −= resulta:

02senx3xsen 3xsen1senx3 22 =++⇒=−+−

si llamamos sen x = y se obtiene la ecuación:

=

==++

-2y

-1yson soluciones cuyas 02y3y 2

Para y = sen x = -2, la ecuación carece de sentido, ya que el seno de un ángulo está

acotado entre –1 y 1.

Para y = sen x = -1 , la solución son los elementos del conjunto {270º + 360º · k; k ∈ N}

� Caso 4

Resolvamos la ecuación: 2

2

2

xcos −=

Como 2

xcos1

2

xcos

+±=

Entonces: ( )2 /2

2

2

xcos1−=

Page 90: material de trigo

90

0 cosx 1cosx1 4

2

2

xcos1=⇒=+⇒=

+

sabemos que cos x es igual a cero cuando

π==

π==

2

3º270x

2º90x

2

1

Verifiquemos que efectivamente estas son soluciones de la ecuación original

2

2

2

2

4cos

22cos −≠=

π=

π

luego 2

x1

π= no es solución de la ecuación original

Para 2

3x 2

π= tenemos

2

2

4sen

2sen

42cos

22cos

22

3cos −=

π

π−=

π+

π=

π+π=

π

así, el conjunto de soluciones de la ecuación original es:

∈∀+π

= 0Nk ;kº3602

3S

� Caso 5

Resolvamos la ecuación: sen 2x + cos x = 0

Sabemos que sen 2x = 2 sen x cos x

Luego: 2 sen x cos x + cos x = 0

cos x (2 sen x + 1) = 0

Page 91: material de trigo

91

es decir: cos x =0 ∨ 2 sen x + 1 = 0

2 sen x = -1

2

º90x1

π==

−=

2

1senx

2

3º270x 2

π==

6

11º330º30x 3

π==−=

6

7º210x 4

π==

El conjunto solución es:

}0Nk ;k26

11 ,k2

6

7 ,k2

2

3 ,k2

2S ∈∀π±

ππ±

ππ±

π

π±π

=

Page 92: material de trigo

92

EJERCICIOS PROPUESTOS

Resuelve las siguientes ecuaciones:

α−=α−α

α=+α

=α+α

=α−α⋅α

cos52sencos )6

sec3222cos )5

0cos32sen )4

0gcotcos tgco )3

2cos

1 tg2)

01-2cos )1

22

2

Page 93: material de trigo

93

2.8 RESOLUCIÓN DE TRIÁNGULOS

RESOLUCIÓN DE TRIÁNGULOS RECTÁNGULOS

De los seis elementos, tres lados y tres ángulos, de un triángulo rectángulo ABC, el ángulo

recto es el único de sus elementos que siempre es conocido.

Resolver un triángulo rectángulo quiere decir “determinar los valores de sus lados y sus

ángulos”.

Para resolver un triángulo rectángulo es necesario conocer, como mínimo, dos elementos

distintos del ángulo recto, para poder determinar los restantes.

Los casos que se pueden presentar para resolver un triángulo son los siguientes:

Caso 1: dados los dos catetos, determinar los otros elementos.

Caso 2 :dados un cateto y la hipotenusa, determinar los otros elementos.

Caso 3: dados un cateto y un ángulo agudo, determinar los otros elementos.

Caso 4: dados la hipotenusa y un ángulo agudo, determinar los otros elementos.

Page 94: material de trigo

94

Ejemplos:

Caso 1:

Los catetos de un triángulo miden a = 8cm. y c = 24 cm. Resolver el triángulo.

A Solución:

2982,2564057664248b 22 ==+=+=

71,5650ºC 38

24

a

ctgC =⇒===

º4349,18º5650,71º90A =−=

Caso 2:

Dado el triángulo DFE, rectángulo en F, encontrar las medidas de los elementos no

conocidos en la figura 2.25.

Solución:

2

2

50

505

50

5sen ===ε

45º 2

2sen =ε⇒=ε

8 cm

24 cm b = 25,29 cm

B C

ε D 50 E

F

5

(fig. 2.25)

(fig. 2.24)

Page 95: material de trigo

95

Caso 3:

En un triángulo rectángulo CAB se conocen el lado b = 102,4 m y el ángulo B = 55º.

Resolver el triángulo.

Solución:

º35º55º90C =−=

m7012,71º55tg

4,102

tgB

bc

c

btgB ===⇒=

m0073,1258191,0

4,102

º55sen

4,102

senB

ba

a

bsenB ====⇒=

Caso 4:

1.- Dado un triángulo rectángulo ABC recto en B, la hipotenusa vale 15 cm. y uno de sus

ángulos mide 20º. Hallar el resto de los elementos.

Solución:

α α = 90º - 20º = 70º

c = 15 sen20º = 5,13

a = 15 cos20º = 14,09

C 102,4 A 35º

125

B 55º

(fig. 2.26)

A c B

15 cm

20°

a C

(fig. 2.27)

Page 96: material de trigo

96

2.- Calcular la medida del cateto AC del triángulo ABC rectángulo en C de la figura, si la

hipotenusa AB mide 12 cm y la medida del ángulo CAB es 30º.

Solución:

cm36 2

3 · 12 cos30º · ABAC

AB

ACº30cos ===⇒=

30º A C

12 cm

B

(fig. 2.28)

Page 97: material de trigo

97

ÁNGULOS DE ELEVACIÓN Y DEPRESIÓN

Sea un observador situado a un punto O. Sea L la horizontal al observador en O.

Sea L1 una paralela a L situada a una altura h.

Suponemos que el observador fija su mirada en una cierta dirección, R. La prolongación

infinita de R se conoce como línea de mira. El ángulo PQO se conoce como ángulo de

depresión de L1, respecto del observador situado en O. El ángulo QOS se conoce como

ángulo de elevación de L, con respecto al observador.

Con respecto a un observador, los ángulos de elevación y de depresión constituyen ángulos

alternos internos entre paralelas, por lo tanto, sus medidas son iguales.

Ángulo de depresión

Ángulo de elevación

línea de mira = R

O

Q

S

L

P L1

h

Page 98: material de trigo

98

EJEMPLOS:

1) El punto de despegue de un avión se encuentra a 250 m de un edificio. Determinar el

ángulo de elevación mínimo necesario para que el avión pueda despegar sobrevolando el

edificio cuya altura es de 100 m.

Solución:

4,0250

100tg ==α ⇒ º8,21=α

R: El ángulo mínimo que necesita el avión para despegar es de 21,8º.

2) Ana mira la cima de un edificio con un ángulo de elevación de 45º. El teodolito

(instrumento para medir ángulos) esta a 50 cm por encima del suelo del edificio y a 60 m

del edificio. ¿Hallar la altura del edificio?

Solución:

60 tg45º· 60h 60

hº45tg ==⇒=

R: El edificio mide 60,5 m.

100

250

α

50 cm

h

60 m

45°

Page 99: material de trigo

99

3) Calculemos el largo de la sombra que proyecta un edificio de 150 metros de alto cuando

el sol se encuentra a 30º por encima del horizonte.

Solución:

81,2593150

3

3

150

º30tg

150 x

x

150º30tg ≈===⇒=

R: El largo de la sombra que proyecta el edificio es de 259,81 m aproximadamente.

4) Desde la torre de un fuerte costero, cuya altura es de 58 metros sobre el nivel del mar,

se divisa un barco con un ángulo de depresión de 24º. ¿A qué distancia de la base de la

torre está el barco?.

Solución:

27,1304452,0

58

tg24º

58 x

x

58º24tg ===⇒=

R: La distancia del barco hasta la base de la torre es de 130,27 metros.

30°

30°

150

x

58

x

24°

Page 100: material de trigo

100

5) Para llegar a una colosal estatua es necesario que una persona suba por una rampa de 50

m de largo y con una inclinación de 13º. Determine la altura de la estatua si el ángulo de

observación, a la parte más alta de la estatua, desde el origen de la rampa es de 81º.

Solución:

296,30 h

11,24 - 307,54 h

307,54 48,71 · 6,3137 11,24) (h

48,71 · tg81º 24),11(h 71,48

11,24) (h tg81º

11,24 50 · 0,2249 50 · 13ºsen y 50

y13ºsen

48,71 50 · 0,9743 50 · cos13º x 50

xº13cos

=

=

==+

=+⇒=

+=

===⇒=

===⇒=

R: La estatua mide 296,30 metros.

13°

50 m

x

y

h

81°

Page 101: material de trigo

101

TEOREMA DEL SENO

En todo ∆ABC, como en la figura 2.30, tenemos:

γ

=α sen

c

sen

b

sen

a

Es decir, en todo triángulo la medida de los lados es directamente proporcional a los senos

de sus ángulos opuestos.

Demostración:

Consideremos el ∆ABC de la figura y su altura hc.

En ∆ACD, rectángulo en D, tenemos:

α=⇒=α sen · bh b

hsen c

c (1)

Por otra parte, en ∆BDC, rectángulo en D,

β=⇒=β sen · ah a

hsen c

c (2)

Luego, de (1) y (2) por transitividad,

β=α sen · asen · b

Por lo tanto: β

=α sen

b

sen

a (3)

α β A D B c

γ b a hc

C

α β A c B

C γ b a

(fig. 2.30)

(fig. 2.31)

Page 102: material de trigo

102

Ahora, si en el ∆ABC consideramos su altura ha trazada desde el vértice A al lado opuesto

o a su prolongación, y seguimos un razonamiento análogo al anterior, obtendremos:

γ

=β sen

c

sen

b (4)

Luego, de (3) y (4) por transitividad, podemos concluir que:

γ

=α sen

c

sen

b

sen

a

q.e.d.

Ejemplo:

Un hombre mide el ángulo de elevación de una torre desde un punto situado a 100 metros

de ella. Si el ángulo medido es de 20º y la torre forma un ángulo de 88º con el suelo,

determina su altura.

Solución:

96,35xº72sen

sen20º · 100x

º72sen

100

º20sen

x

=

=

=

R: La torre mide 35,96 metros.

20º 88º 100

72º x

Page 103: material de trigo

103

TEOREMA DE COSENO

En todo ∆ABC,como en la figura 2.32, tenemos:

α−+= cos · bc2cba 222

β−+= cos · ac2cab 222

γ−+= cos · ab2bac 222

Es decir, en todo triángulo el cuadrado de uno de sus lados es igual a la suma de los

cuadrados de los otros dos lados menos el doble del producto de dichos lados por el coseno

del ángulo comprendido entre ellos.

Demostración:

Observación: el teorema del coseno es el teorema generalizado de Pitágoras.

Consideremos un ∆ABC y la altura hc, como se indica en la figura.

En ∆BDC rectángulo en D, se cumple:

222 )CD()BD(a += (1)

pero:

ADcADABBD −=−= (2)

además, en ∆ADC, recto en D, se cumple:

α= cos · bAD (3)

C

γ b a α β A B c

α β A D B c

b hc a

C γ

(fig. 2.32)

(fig. 2.33)

Page 104: material de trigo

104

α== sen · bCDh c (4)

Luego, reemplazando (2), (3) y (4) en (1), tenemos:

α+α+α−=

α+α−=222222

222

senbcosb·cosbc2ca

)sen · b()cos · bc(a

de donde factorizando por b2,

( )44 844 76 1

22222 sencosb·cosbc2ca α+α+α−=

ordenando: α−+= cos · bc2cba 222

q.e.d.

De manera análoga, trazando en un ∆ABC las alturas ha y hb, se demuestran,

respectivamente, las igualdades:

β−+= cos · ac2cab 222 γ−+= cos · ab2bac 222

Page 105: material de trigo

105

EJEMPLO:

Un rombo tiene lados de 10 cm, si el ángulo de uno de sus vértices es 65º, calcula la

longitud de sus diagonales.

Solución:

75,10x

/47,115x

º65·cos200200x

º65·cos10·10·21010x

2

2

222

=

=

−=

−+=

86,16y

/52,284y

º115·cos200200y

º115·cos10·10·21010y

2

2

222

=

=

−=

−+=

10 65º

x 10 y

115º 10

Page 106: material de trigo

106

10

UNIDAD 3: APLICACIONES

En esta unidad se presentan diferentes problemas de aplicación considerando los contenidos

tratados en las unidades anteriores, como el teorema de Euclides, el teorema de Pitágoras y

las razones trigonométricas.

Estos problemas tratan de aplicaciones en la vida real, en topografía, en geometría, entre

otras.

1 ) Calcula la apotema y el radio de un octógono de lado 10 cm.

Solución: el ángulo central de un octógono mide º458

º360= , y por lo tanto, la mitad del

O

A H55

22°30'

2) Los catetos de un triángulo rectángulo son 3 y 4 m. Halla la altura correspondiente la

hipotenusa.

Solución:

m. 4,25

4 · 3h :resulta sen de valor el dosustituyen ,sen 3 h ,

5

4sen ==αα==α

ángulo central mide: `.30º222

º45=

En el triángulo OAH se tiene:

m 07,12`30º22tg

5OHapotema

m 065,13`30º22sen

5OAradio

===

===

Page 107: material de trigo

107

3) Halla el radio de una circunferencia sabiendo que una cuerda de 24,6 m tiene como arco

correspondiente uno de 70º

Solución: la mitad de la cuerda mide: .3,122

6,24=

Aplicando la definición de seno del ángulo AOH, resulta:

m. 44,215736,0

3,12

35ºsen

AH OA donde de

OA

AHº35sen ====

4) La base de un triángulo isósceles mide 10 m y el ángulo opuesto 50º. Halla el área.

5) Una moneda tiene un diámetro de 2,5 cm. Hallar el ángulo que forman las tangentes a

dicha moneda desde un punto situado a 6 cm del centro.

Solución:

En la figura OA = OB = 1,25 ; OC = 6.

Como OB es perpendicular a BC, calculando el seno del ángulo x en el triángulo COB,

resulta:

Solución: Sea el triángulo ABC, utilizando la definición de tangente, resulta:

7225,10tg25º

5AH

AH

5º25tg ==⇒=

Área de ABC = BH · AH = 5m · 10,7225m = 53,6126 m2.

A

B CH

AH

25°

5

Page 108: material de trigo

108

51`23``. 19º x 2

es tangenteslaspor formado ángulo el Luego, 41``. 55` 9º x 172413,06

25,1

OC

OBsenx

=

=⇒===

6 ) El ángulo de elevación de la veleta de una torre es de 45º 15`, a una distancia de 72 m

de la torre. Si el observador se encuentra a 1,70 metros sobre el suelo, calcula la altura de la

torre.

Solución:

72 m

7) Se desea calcular la altura de una torre de lanzamiento de cohetes para ello se hacen dos

observaciones desde los puntos A y B, obteniendo como ángulos de elevación 30º y 45º,

respectivamente. La distancia AB = 30 m. Hallar la altura de la torre.

45º 15`

b

1,70m

Consideremos la figura:

metros. 74,33 mide torrela :R

m 74,33

72,63 1,70

15` tg45º· 7270,1b70,1h

15` tg45º· 72b 72

b`15º45tg

=

+=

+=+=

=⇒=

O

B

A Cx1,25

6

Page 109: material de trigo

109

Solución:

Observando la figura, de los datos se obtiene el siguiente sistema:

metros. 40,98 de es torrela de altura La :R

m ,45º cotg - 30º cotg

30h luego,

)45º cotg - 30º h(cotg 30 45º cotg ·h y

30º cotg ·h y30

y

hºtg

y

hºtg

984013

30

45

3030

=−

==

=

=

=+

=

+=

8) Pedro y Ana ven desde las puertas de sus casas una torre de televisión, bajo los ángulos

de 45º y 60º. La distancia entre sus casas es de 126 m y la torre esta situada entre sus casas.

Halla la altura de la torre.

Solución:

Según la figura 60º cotg ·h y h

y 60º gcot =⇒=

45º cotg ·h x h

x 45º gcot =⇒=

como x + y = 126 reemplazamos:

metros. 79,88 de altura una tiene torreLa :R

79,88 h

126 1,577350 ·h

126 )60º cotg 45º (cotgh

126 60º cotg ·h 45º cotg · h

=

=

=+

=+

A B P

C

h

yx = 3045°30°

A B

C

h

y x

126

60° 45°

Page 110: material de trigo

110

9) Dos amigos han creído ver un OVNI, desde dos puntos situados a 800m, con ángulos de

elevación 30º y 75º, respectivamente. ¿Sabrías hallar la altura a la que se encontraba el

OVNI?

Solución:

altura. de metros 363,9 a encontraba se OVNI El :R

363,9 h 800 2,198358 ·h

800 )75º cotg 30º (cotg h

800 75º cotg ·h 30º cotg ·h

75º cotg · hx

30º cotg · hy

800yx

=⇒=

=+

=+

=

=

=+

10) En la azotea de un edificio se instala una torre de transmisión de ondas de la radio

USACH de 32 m de alto. Desde la cumbre de la torre se dirige una visual a un punto P del

suelo situado a una cierta distancia a la pared del edificio obteniéndose un ángulo de

depresión de 48º. A su vez desde la azotea del edificio la visual para el mismo punto P se

obtiene con un ángulo de depresión de 35º. Determinar la altura del edificio y la distancia

del punto P a la pared de este mismo.

OVNI

h

yx800 m

30° 75°

48° 35°

P d

32

h

Page 111: material de trigo

111

Solución:

edificio. del metros 77,9 de

distancia una a encuentra se P eluntoy metros 55 54, de es edificio del altura La :R

54,54558 h

77,9 · 0,7002 h

d · 0,7002 h

:obtiene se (2),en osreemplazam luego

9,770,4104

32 d

32 d · 0,4104

32 d · 0,7002 - d · 1,1106

d · 0,7002 32 d · 1,1106

tienese (1)en (2) doreemplazan

(2)h d · 0,7002 h d · 35º tg d

h º 35 tg

(1)h 32 d · 1,1106 h 32 d · 48º tg d

h32º48tg

=

=

=

==

=

=

+=

=⇒=⇒=

+=⇒+=⇒+

=

11) Una chimenea tiene 30 metros de altura mas que otra. Un observador que está a 30

metros de distancia de la más baja observa que sus cúspides están en una recta inclinada

respecto del suelo con un ángulo de 45º. Hallar las alturas de ambas chimeneas.

Solución:

metros. 60y 30son chimeneas las de alturas Las :R

30 1 · 30 tg45º· 30h 30

hº45tg ===⇒=

h + 30

30

h

45°

Page 112: material de trigo

112

12) Desde la cima de una colina los ángulos de depresión de 2 piedras consecutivas que se

encuentran a un kilómetro una de la otra, indicadores de los kilómetros de una carretera

horizontal que corre directamente en la dirección norte del observador son de 45º y 30º

respectivamente. Determine la altura de dicha colina expresada en metros.

Solución:

13) La altura de una colina es de 990 metros sobre el nivel de un plano horizontal. Desde

un punto A de dicho plano el ángulo de elevación de la cima de la colina es de 60º. Un

globo se eleva desde el punto A, de tal forma que luego de un instante la elevación angular

de la cima para un observador que esta en el globo es de 30º. Determine la altura con

respecto al plano horizontal a la cual se encuentra el globo en ese instante.

Solución:

45º 30º x km x+1 km

metros. 1364 de es colina la de altura La:R

,h luego

1,364x

0,577 x 0,423

0,577 0,577x - x 0,577 x 0,577 x

igualando x tg45º· x h x

h tg45º

0,577 x · 0,577 tg30º· 1)(x h x

hºtg

3641

130

=

=

=

=⇒+=

==⇒=

+=+=⇒+

=

.horizontal plano del metros 660 a encuentra se globo El :R

x 660

x 329,99-990

99,32957,571 · 3

3 x - 990

571,57 · tg30ºx -990 57,571

x990º30tg

57,5713

990

tg60º

990y

y

990º60tg

=

=

==

=⇒−

=

===⇒=

x

990 - x 30°

60°y A

Page 113: material de trigo

113

14) Dos postes tienen 18 y 12 metros de altura, y la recta que los une en sus puntos

mas altos forma un ángulo de 30º con la horizontal. Determinar la distancia que los

separa (distancia entre los postes).

Solución:

15) Una escalera mide 8 metros de largo, está apoyada en la parte superior de un muro y el

ángulo que forma con el suelo es de 60º. Calcula la altura del muro y la distancia que hay

entre la base de la escalera y la del muro.

Solución:

metros. 3,47 de es postes dos los a separa que distancia La :R

3,47 6,92-10,39 BA-CACB

6,92 12 · tg30ºBA BA

12tg30º

10,39 18 · tg30ºCA CA

18º30tg

===

==⇒=

==⇒=

escalera la de base

la de metros 4 a encuentra sey metros 6,92 mide muro El:R

42

1 · 8 cos60º · 8 d

8

dº60cos

92,62

3 · 8 60ºsen · 8h

8

hº60sen

===⇒=

===⇒=

30°ABC

12

18

d60°

8 mh

Page 114: material de trigo

114

16) ) Calcula la altura de un árbol que da una sombra de 15 metros cuando los rayos del sol

forman un ángulo de 53º con la horizontal.

Solución:

17) El ángulo de elevación desde los pies de un observador que mira hacia la punta de una

torre es de 40º. Cuando se acerca 35 metros a la torre el ángulo de elevación es de 60º.

Determina la altura de la torre y la distancia que había entre los pies del observador y la

punta de esta antes de iniciar el trayecto.

Solución:

40º 60º

35 m

d h

56,961 h tienese

60º tg· x h en doreemplazan 32,886 x

29,368 x 0,893

x1,732 29,368 x 0,839

60º tg· x 40º tg· 35 40º tg·x

igualando 60º tg· x h x

h 60º tg

40º tg· 35)(xh 35x

hº40tg

=

==

=

=+

=+

=⇒=

+=⇒+

=

53º 15 m

metros. 19,9 de es árbol del altura La :R

19,9 h

1,32 · 15 h

53º tg· 15 h 15

hº53tg

=

=

=⇒=

x

Page 115: material de trigo

115

metros. 88,615 de es osu trayectiniciar de antes

,observador ely ésta entrehay que distancia lay metros 56,961 de es torrela de altura La :R

615,88642,0

961,56

sen40º

56,961 d

d

961,56 40ºsen luego ===⇒=

18) En el triángulo ABC los ángulos α y β son iguales a 30º y 135º respectivamente, y el

lado AB es de 100 metros. Hallar la longitud de la perpendicular desde C a la prolongación

del lado AB.

Solución:

tienese igualando

y · tg45º x y

x tg45º

100)(y · 30º tg x 100y

xº30tg

=⇒=

+=⇒+

=

C

B A10030°135°

15°

45°

x

y

y48,136

y0,423

57,7

y 0,423 57,7

y 0,577 -y 57,7

y 57,7 y 0,577

45º tg·y 30º tg· 100 30º tg· y

=

=

=

=

=+

=+

136,48 x

136,48 · º45tgx

que tienesey · º45tgx

en doreemplazan luego

=

=

=

Page 116: material de trigo

116

19) Una pareja situada a 200 metros del lugar de lanzamiento de un globo que asciende

verticalmente a velocidad constante, lo ve bajo un ángulo de elevación de 30º. Después de 2

minutos el ángulo de elevación es de 58º. Calcula la distancia recorrida por el globo en los

dos primeros minutos y la velocidad que lleva en el segundo minuto.

Solución:

. 103 de es minuto segundo elen llevaba que

velocidadlay metros 206 de es minutos primeros dos losen globo elpor recorrida distancia La :R

minmt

20) Desde la cúspide de un monumento de 40 metros de altura , los ángulos de depresión

de dos niños situados en la dirección norte son de 60º y 30º respectivamente. Encuentra la

distancia que hay entre un niño y otro.

Solución:

R: Los niños se encuentran a 46,19 metros uno del otro.

1032

206

t

dv

206114320dd

320d 200 · º58tgd 200

dº58tg

114d 200 · º30tgd 200

dº30tg

12

222

111

===

=−=−

=⇒=⇒=

=⇒=⇒=

60º 30º

40

x y

46,19 x

23,09 - 69,28 x

y - 69,28 x

tg30º

40y x

yx

40 30º tg

23,09 y

60º tg

40 y

y

40º60tg

=

=

=

=+⇒+

=

=

=⇒=

200

30°58°

d1

d2

Page 117: material de trigo

117

21) Desde lo alto de una colina que mide 80 metros de altura, un topógrafo desea medir el

ancho de un río. Los ángulos de depresión desde el punto en que se encuentra el topógrafo a

los lados del río son de 35º y 45º. Calcula el ancho del río.

R: El ancho del río es de 34,25 metros.

22) De lo alto de un faro de 120 metros sobre el nivel del mar, el ángulo de depresión de un

bote es de 15º. ¿A qué distancia está el bote del faro?

Solución:

84,44726,0

120

tg15º

120 d

d

120º15tg ===⇒=

R: El bote se encuentra a 447,84 metros del faro.

45º 35º

80

x y

Solución:

34,25 x

80 - 114,25 x

y - 114,25 x

tg35º

80y x

yx

80 35º tg

80 y

45º tg

80 y

y

80º45tg

=

=

=

=+⇒+

=

=

=⇒=

15º

120

d

Page 118: material de trigo

118

23) Determinar la longitud de la cuerda de un circulo de radio 20 centímetros subtendida

por un ángulo central de 150º.

Solución:

R: La cuerda mide 38,62 centímetros.

24) Encuentre la altura de un árbol si el ángulo de elevación de su parte superior cambia de

20º a 40º cuando el observador avanza 22,5 metros hacia la base de este.

En la figura el triángulo AOC es isósceles. Si OC es bisectriz del ángulo AOB, entonces BC = AC y ∠ AOC = 75º, además el triángulo AOC es rectángulo en C. En el triángulo AOC

19,31 CA

20 · 75ºsen CA 20

CAº75sen

=

=⇒=

luego BC = 19,31 por lo tanto BA = 38,62

20º 40º

22,5 x

h

O 20A

CB

Page 119: material de trigo

119

Solución:

x 40º cotg ·h h

x 40º cotg

x 22,5 - 20º cotg ·h x 22,5 20º cotg ·h h

x5,22º20gcot

=⇒=

=⇒+=⇒+

=

42,1456,1

5,22

40º cotg - 20º cotg

22,5h

22,5 )40º cotg - 20º (cotgh

40º cotg ·h 22,5- 20º cotg · h

igualando

===

=

=

R: El árbol mide 14,42 metros de altura.

25) En la figura la línea AD atraviesa un pantano. Para localizar un punto en esta línea, un

topógrafo se desvía un ángulo de 51º16` en A y mide una distancia 465 metros hasta el

punto C. Luego se desvía un ángulo de 90º en C y traza una línea CB. Si B está sobre AD,

¿a qué distancia estará C para alcanzar B?

C90°

465

51° 16'A B D

Solución:

B. de metros 579,7 a encuentra se C :R

579,7 BC

1,2467 · 465 BC

51º16` tg· 465 BC 465

BC`16º51tg

=

=

=⇒=

Page 120: material de trigo

120

26) La base de un triángulo isósceles mide 20,4 cm y los ángulos basales miden 48º40`.

Encuentre la longitud de sus lados iguales y la altura del triángulo.

Solución:

En la figura BD es perpendicular a AC, siendo está la bisectriz.

En el triángulo rectángulo ABD:

11,6 48º40` tg· 10,2 BD 2,10

BD`40º48tg

4,15 48º40` sec · 10,2 AB 2,10

AB`40º48sec

==⇒=

==⇒=

Luego la longitud de los lados iguales es de 15,4 cm y la altura del triángulo es de 11,6 cm.

B

A CD48°40' 48°40'

10,210,2

Page 121: material de trigo

121

27) Encuentra el perímetro de un octógono regular inscrito en un circulo de 150 cm de

radio.

Solución:

Entonces MB = 150 · sen 22,5º

MB = 150 · 0,3827 = 57,4

El perímetro del octógono es 16 · MB = 16 · 57,4 = 918 cm.

28) Para calcular el ancho de un río un topógrafo instala su base en C en una orilla y mira a

un punto B en la orilla opuesta, luego, girando un ángulo de 90º, mide una distancia CA de

225 metros. Finalmente, instalando la base en A mide el ángulo CAB de 48º20`. Encuentra

el ancho del río.

Solución:

En la figura dos vértices consecutivos A y B del octógono se encuentran unidos al centro O del circulo. El triángulo OAB es isósceles cuyos lados iguales miden 150 cm y el ángulo

AOB = º458

º360= . Si trazamos la bisectriz

OM del ángulo AOB formamos el triángulo rectángulo MOB.

ancho. de metros 253 tienerío El :R

253 BC

1237,1 · 225 BC

48º20` tg· 225 BC 225

BC`20º48tg

=

=

=⇒=

O A

M

B

15022,5

AC

B

48° 20'225

Page 122: material de trigo

122

29) Desde un punto A a nivel del suelo, los ángulos de elevación de la punta D y de la

base B de un mástil situado en la cumbre de una colina son 47º54`y 39º45`. Encuentra la

altura de la colina si la altura del mástil es de 34,65 metros.

Solución:

Igualando, se tiene :

(34,65 + BC) · 0,9036 = BC · 1,2024

31,30 + 0,9036 BC = 1,2024 BC

31,30 = 1,2024 BC – 0,9036 BC

31,30 = 0,2988 BC

104,75 = BC

R: La altura de la colina es de 104,75 metros.

Sea C el punto en que la línea del mástil encuentra a la horizontal que pasa por A en C. En el triángulo rectángulo ACD AC = DC · cotg 47º54` = (34,65 + BC) · 0,9036 En el triángulo rectángulo ACB AC = BC · cotg 39º45` = BC · 1,2024

39°45'

47°54'

34,65

A C

B

D

Page 123: material de trigo

123

30) ¿Cuál es el perímetro de un triángulo isósceles cuya base mide 40 cm y cuyos ángulos

de base miden 70º?

R: 157 cm.

31) Un hombre maneja 500 m a lo largo de un camino inclinado 20º con respecto a la

horizontal. ¿ A qué altura se encuentra con respecto al punto de partida?

R: 170 m.

32) Un árbol quebrado por el viento forma un ángulo recto con el suelo. Si la parte

quebrada forma un ángulo de 50º con el piso y la copa del árbol se eleva ahora a 6 metros

desde la base, ¿qué altura tenia el árbol?

R: 16,5 metros.

33) Dos caminos rectos se cortan formando un ángulo entre ellos de 75º. Encuentre la

distancia más corta desde un camino hasta una estación de gasolina situada en el otro

camino a 1000 metros del punto de intersección.

R: 3730 m.

34) Dos edificios con techo plano se encuentran a una distancia de 60 metros. Desde el

techo del edificio más bajo, de 40 metros de altura, el ángulo de elevación hasta el borde

del techo del edificio más alto es de 40º. ¿Cuál es la altura del edificio más alto?

R: 90 m.

Page 124: material de trigo

124

35) Una escalera cuya base está de un lado de la calle, forma un ángulo de 30º con el piso

cuando su parte superior descansa contra un edificio, y forma un ángulo de 40º con el piso

cuando descansa contra un edificio al otro lado de la calle. Si la escalera mide 15 metros de

largo. ¿Cuál es el ancho de la calle?

R: 24,6 m.

36) Determinar el ángulo del centro que subtiende una cuerda de 3 cm, si el radio de la

circunferencia es 4 cm.

R: 44,04°

37) El piloto de un avión de reconocimiento, que vuela sobre el mar a una altura de 2500

metros, divisa dos embarcaciones que se encuentran en un mismo plano vertical con el

avión con ángulos de depresión de 62°24’ y 37°18’, respectivamente. Calcular la distancia

a que se encuentra una embarcación de la otra.

R: 1304,47 m.

38) Calcular el largo que debe tener una escalera para que, al apoyarla en un muro, puedas

alcanzar una altura de 3,5 metros, considerando que la escalera debe formar un ángulo de

52° con el plano basal.

R: 4,44 m.

Page 125: material de trigo

125

39) los extremos de una barra de equilibrio de 6 metros de largo se sustentan sobre la parte

superior de dos pilares que miden 1,5 y 1,7 metros de alto. Calcular la pendiente de la

barra.

R: 1° 54’ 36,8’’

40) Un obelisco está ubicado en medio de una avenida. Desde dos puntos distintos A y B

de ella, a ambos lados del monumento y en línea recta con este, se observa su cúspide con

ángulos de elevación de 60° y 25°, respectivamente. Si la distancia entre los puntos A y B

es de 600 metros, ¿cuánto mide la altura del Obelisco?

R: 220,44 m.

Page 126: material de trigo

126

BIBLIOGRAFÍA

R. Becerra, A. Martínez, F. Jorquera: “Introducción a la Geometría Euclideana”, USACH, (1980). Omer Cano: “Geometría”, Editorial La Salle, (1944). S.M.S.G., “Matemática para la escuela secundaria Geometría II parte”, Grupo de estudio de la matemática escolar, (1963). Edwin Moise, Floyd Downs Jr., “Serie Matemática Moderna Geometría IV”, Fondo Educativo Interamericano S.A. y Editorial Norma, (1972). L. Galdós, “Geometría y Trigonometría”, Editorial Cultural S.A., Madrid, (1993). C. Repetto, M. Linskens, H. Fesquet, “Matemática Moderna Geometría “, Editorial Kapelusz, Buenos Aires, (1968). J. R. Vizmanos, M. Anzola, “Matemática Algoritmo 3”, Ediciones SM, Madrid, (1990). J. Velásquez, G. Sepúlveda, P. Solabarrieta, “Matemática III”, Editorial Santillana, (2001). S. Blanco, R. De Las Heras, G. Fuenzalida, J. Riveros, “Matemática III Plan Común”, Editorial Santillana, (1994). S. Blanco, R. De Las Heras, G. Fuenzalida, J. Riveros, “Matemática III y IV Plan Electivo”, Editorial Santillana, (1995). Matemática, Programa de Estudio Tercer Año Medio, Ministerio de Educación, Chile, (2000). G. Bobadilla, R. Labarca, “Apuntes de Calculo”, USACH, (2002). F. Ayres, Serie de Compendios Schaum. Teoria y problemas. “Trigonometría. Plana y Esféricas”, Editorial McGraw-Hill, México. “Enciclopedia Didáctica de Matemáticas”, Editorial Océano, (2002). “Diccionario de biografía” , Ediciones Nauta, (1997).