Trigonometría
La trigonometría es
una rama de la matemática, cuyo significado etimológico es "la medición de
los triángulos".
Deriva de los términos griegosτριγωνο trigōno triángulo y
μετρον metron medida.
En
términos generales, la trigonometría es el estudio de las razones
trigonométricas: seno, coseno; tangente, cotangente; secante y cosecante.
Interviene directa o indirectamente en las demás ramas de la matemática y se
aplica en todos aquellos ámbitos donde se requieren medidas de precisión. La
trigonometría se aplica a otras ramas de la geometría,
como es el caso del estudio de las esferas en la geometría del espacio.
Posee
numerosas aplicaciones: las técnicas de triangulación,
por ejemplo, son usadas en astronomía para
medir distancias a estrellas próximas,
en la medición de distancias entre puntos geográficos,
y en sistemas de navegación por satélites.
ÁNGULOS
Asociada tradicionalmente a un capítulo tan importante de la
actividad humana como es el de la observación astronómica, la noción de ángulo
es básica en geometría (y obviamente en trigonometría). Su aparente sencillez
no ha de ocultar el hecho de que el tratamiento de los ángulos como magnitudes
susceptibles de ser medidas encierra una considerable complejidad; en efecto,
un sistema de medición de los ángulos que permita compararlos eficazmente con
otras magnitudes geométricas, como la longitud o la superficie, requiere
tratarlos como magnitudes lineales, lo que sólo se consigue adecuadamente
asociándolos a arcos de circunferencia. Pero el cálculo de la longitud de la
circunferencia hace intervenir una magnitud irracional, el número pi; esto
implica que cuestiones aparentemente sencillas, como por ejemplo la división de
un ángulo cualquiera en tres partes iguales, no puedan resolverse fácilmente
mediante una construcción geométrica que se sirva exclusivamente de la regla y
el compás.
Dados tres puntos distintos, M, N y R, consideremos las dos
semirrectas NM y NR del plano que contiene a los tres puntos; dichas semirrectas
poseen un origen común N y dividen al plano en dos regiones, cada una de las
cuales se denomina ángulo. Las semirrectas son los lados del
ángulo y su origen común es el vértice.
A continuación estudiaremos un poco sólo los ángulos que
contienen los triángulos.
Agudos
Son aquellos ángulos que miden más de 0º pero menos de 90º.
Son característicos de los triángulos acutángulos.
Rectos
Son aquellos ángulos que miden 90º. Son característicos de
los triángulos rectángulos.
Obtusos
Son aquellos ángulos que miden más de 90º pero menos de
180º. Son característicos de los triángulos obtusángulos.
FUNCIONES TRIGONOMÉTRICAS
La razón es la comparación por cociente de dos magnitudes de
la misma especie; por lo tanto, se trata de un número abstracto.
Dado un ángulo agudo, tomemos un punto cualquiera sobre uno
de sus lados; por ejemplo, el punto M, situado sobre el lado OM (O es el
vértice). Si por M trazamos una perpendicular, que cortará al otro lado del
ángulo, en el punto S, quedan determinados tres segmentos, los cuales forman un
triángulo rectángulo. En un triángulo rectángulo, al lado más grande (el que
está frente al ángulo de 90º) se le denomina hipotenusa, y a los otros dos
lados se les llama catetos. Con los tres segmentos definidos, se pueden
obtener seis razones distintas, que son:
se obtiene dividiendo el
cateto opuesto entre la hipotenusa.
Coseno:
se obtiene dividiendo el
cateto adyacente entre la hipotenusa.
Tangente:
se obtiene dividiendo el
cateto opuesto entre el cateto adyacente.
Cotangente:
se obtiene dividiendo el
cateto adyacente entre el cateto opuesto.
Secante:
se obtiene dividiendo la
hipotenusa entre el cateto adyacente.
Cosecante:
se obtiene dividiendo la
hipotenusa entre el cateto opuesto.
Funciones
Trigonométricas
Función Seno:
La función Seno se obtiene de dividir el cateto opuesto de un triángulo rectángulo, entre su hipotenusa:
Así por ejemplo, en el triángulo rectángulo siguiente:
el seno del ángulo alpha será:
Para obtener el valor de ángulo alpha, hay que sacar la función inversa del seno:
cualquier calculadora científica lo puede hacer, y generalmente hay que apretar una tecla "shift" o "2daf" que se encuentra típicamente en la esquina superior izquierda, y luego apretar la tecla "sin" (dice "sin" y no "sen" porque en inglés la función seno se escribe "sin"):
para este caso, el resultado da: 53.13010...
que es el valor en decimal que corresponde al ángulo alpha.
La función Seno se obtiene de dividir el cateto opuesto de un triángulo rectángulo, entre su hipotenusa:
Así por ejemplo, en el triángulo rectángulo siguiente:
el seno del ángulo alpha será:
Para obtener el valor de ángulo alpha, hay que sacar la función inversa del seno:
cualquier calculadora científica lo puede hacer, y generalmente hay que apretar una tecla "shift" o "2daf" que se encuentra típicamente en la esquina superior izquierda, y luego apretar la tecla "sin" (dice "sin" y no "sen" porque en inglés la función seno se escribe "sin"):
para este caso, el resultado da: 53.13010...
que es el valor en decimal que corresponde al ángulo alpha.
Función Cosecante
La función cosecante es parecida a la función seno, sólo que al revés. Esto es: en lugar de dividir el cateto opuesto entre la hipotenusa, se divide la hipotenusa entre el cateto opuesto
en principio, para obtener el valor del ángulo alpha, uno debería sacar la función inversa de la cosecante:
sin embargo, la mayoría de las calculadoras no sacan ésta función (ni siquiera la cosecante) porque suponen que el usuario sabe que es lo mismo, que sacar la función inversa del inverso del seno. O sea que en lugar de quebrarte la cabeza preguntándote "¿Cómo lo saco?" simplemente haz la siguiente sustitución:
y ya.
La función cosecante es parecida a la función seno, sólo que al revés. Esto es: en lugar de dividir el cateto opuesto entre la hipotenusa, se divide la hipotenusa entre el cateto opuesto
en principio, para obtener el valor del ángulo alpha, uno debería sacar la función inversa de la cosecante:
sin embargo, la mayoría de las calculadoras no sacan ésta función (ni siquiera la cosecante) porque suponen que el usuario sabe que es lo mismo, que sacar la función inversa del inverso del seno. O sea que en lugar de quebrarte la cabeza preguntándote "¿Cómo lo saco?" simplemente haz la siguiente sustitución:
y ya.
Gráfica de la función Seno
Si graficas la función y = sen(x) en un plano cartesiano, obtendrías la siguiente figura:
Observa que la función no pasa de 1 por arriba y de -1 por abajo. Se dice entónces que la función está "acotada" entre -1 y +1. Los valores para los que la función llega hasta +1 o -1 son los múltiplos impares de ¶ / 2 , o sea:
con n entero y mayor que cero.
La función seno(x) tiene periodo de 2¶, esto es, que cuando x es igual a 2¶, la función se vuelve a repetir tomando los valores que tomó a partir del cero.
Si graficas la función y = sen(x) en un plano cartesiano, obtendrías la siguiente figura:
Observa que la función no pasa de 1 por arriba y de -1 por abajo. Se dice entónces que la función está "acotada" entre -1 y +1. Los valores para los que la función llega hasta +1 o -1 son los múltiplos impares de ¶ / 2 , o sea:
con n entero y mayor que cero.
La función seno(x) tiene periodo de 2¶, esto es, que cuando x es igual a 2¶, la función se vuelve a repetir tomando los valores que tomó a partir del cero.
Función Coseno:
La función Coseno se obtiene de dividir el cateto adyacente de un triángulo rectángulo, entre su hipotenusa:
Así por ejemplo, en el triángulo rectángulo siguiente:
el coseno del ángulo alpha será:
Para obtener el valor de ángulo alpha, hay que sacar la función inversa del coseno:
cualquier calculadora científica lo puede hacer, y generalmente hay que apretar una tecla "shift" o "2daf" que se encuentra típicamente en la esquina superior izquierda, y luego apretar la tecla "cos":
para este caso, el resultado da: 53.13010...
que es el valor en decimal que corresponde al ángulo alpha.
La función Coseno se obtiene de dividir el cateto adyacente de un triángulo rectángulo, entre su hipotenusa:
Así por ejemplo, en el triángulo rectángulo siguiente:
el coseno del ángulo alpha será:
Para obtener el valor de ángulo alpha, hay que sacar la función inversa del coseno:
cualquier calculadora científica lo puede hacer, y generalmente hay que apretar una tecla "shift" o "2daf" que se encuentra típicamente en la esquina superior izquierda, y luego apretar la tecla "cos":
para este caso, el resultado da: 53.13010...
que es el valor en decimal que corresponde al ángulo alpha.
Función Secante
La función secante es parecida a la función coseno, sólo que al revés. Esto es: en lugar de dividir el cateto adyacente entre la hipotenusa, se divide la hipotenusa entre el cateto adyacente:
en principio, para obtener el valor del ángulo alpha, uno debería sacar la función inversa de la secante:
sin embargo, la mayoría de las calculadoras no sacan ésta función (ni siquiera la secante) porque suponen que el usuario sabe que es lo mismo, que sacar la función inversa del inverso del coseno. O sea que en lugar de quebrarte la cabeza preguntándote "¿Cómo lo saco?" simplemente haz la siguiente sustitución
y ya.
La función secante es parecida a la función coseno, sólo que al revés. Esto es: en lugar de dividir el cateto adyacente entre la hipotenusa, se divide la hipotenusa entre el cateto adyacente:
en principio, para obtener el valor del ángulo alpha, uno debería sacar la función inversa de la secante:
sin embargo, la mayoría de las calculadoras no sacan ésta función (ni siquiera la secante) porque suponen que el usuario sabe que es lo mismo, que sacar la función inversa del inverso del coseno. O sea que en lugar de quebrarte la cabeza preguntándote "¿Cómo lo saco?" simplemente haz la siguiente sustitución
y ya.
Gráfica de la función Coseno
Si graficas la función Coseno en un plano cartesiano, ésta se vería así:
Observa que la función se parece muchísimo a la función Seno. La diferencia está en que el coseno comienza en el +1 [o sea y(0) = +1], y el seno en el 0 [ o sea y(0) = 0]. Esto se debe a que la función coseno está desfasada medio periódo respecto de la función seno.
Igual que en la función Seno, la función coseno sólo puede tomar valores entre -1 y +1. A esto se le dice "acotada", que significa que tiene límites de los cuáles ya no pasa.
La función es periódica ( o sea que se repite su forma a lo largo del eje x) y su periodo vale 2¶ (o sea que cuando x toma el valor de 2¶, la función vuelve a tomar los valores que tomó desde el cero otra vez.
Los valores para los que la función Coseno se vuelve +1 o -1 son los múltiplos enteros de ¶, o sea:
n¶ con n cualquier entero incluyendo el cero.
Si graficas la función Coseno en un plano cartesiano, ésta se vería así:
Observa que la función se parece muchísimo a la función Seno. La diferencia está en que el coseno comienza en el +1 [o sea y(0) = +1], y el seno en el 0 [ o sea y(0) = 0]. Esto se debe a que la función coseno está desfasada medio periódo respecto de la función seno.
Igual que en la función Seno, la función coseno sólo puede tomar valores entre -1 y +1. A esto se le dice "acotada", que significa que tiene límites de los cuáles ya no pasa.
La función es periódica ( o sea que se repite su forma a lo largo del eje x) y su periodo vale 2¶ (o sea que cuando x toma el valor de 2¶, la función vuelve a tomar los valores que tomó desde el cero otra vez.
Los valores para los que la función Coseno se vuelve +1 o -1 son los múltiplos enteros de ¶, o sea:
n¶ con n cualquier entero incluyendo el cero.
Función Tangente:
La función Tangente se obtiene de dividir el cateto opuesto de un triángulo rectángulo, entre el cateto adyacente:
Así por ejemplo, en el triángulo rectángulo siguiente:
la tangente del ángulo alpha será:
Para obtener el valor de ángulo alpha, hay que sacar la función inversa de la tangente:
cualquier calculadora científica lo puede hacer, y generalmente hay que apretar una tecla "shift" o "2daf" que se encuentra típicamente en la esquina superior izquierda, y luego apretar la tecla "tan":
para este caso, el resultado da: 53.13010...
que es el valor en decimal que corresponde al ángulo alpha.
La función tangente se puede también definir a través de las funciones seno y coseno como sigue:
y el resultado es el mismitito que dividir el cateto opuesto entre el cateto adyacente.
La función Tangente se obtiene de dividir el cateto opuesto de un triángulo rectángulo, entre el cateto adyacente:
Así por ejemplo, en el triángulo rectángulo siguiente:
la tangente del ángulo alpha será:
Para obtener el valor de ángulo alpha, hay que sacar la función inversa de la tangente:
cualquier calculadora científica lo puede hacer, y generalmente hay que apretar una tecla "shift" o "2daf" que se encuentra típicamente en la esquina superior izquierda, y luego apretar la tecla "tan":
para este caso, el resultado da: 53.13010...
que es el valor en decimal que corresponde al ángulo alpha.
La función tangente se puede también definir a través de las funciones seno y coseno como sigue:
y el resultado es el mismitito que dividir el cateto opuesto entre el cateto adyacente.
Función Cotangente
La función cotangente es parecida a la función tangente, sólo que al revés. Esto es: en lugar de dividir el cateto opuesto entre el cateto adyacente, se divide el cateto adyacente entre el cateto opuesto
hay otras notaciones válidas para la contangente, algunos la prefieren escribir de alguna de las siguientes formas:
pero es la misma función.
En principio, para obtener el valor del ángulo alpha, uno debería sacar la función inversa de la tangente (la arcocotangente), por ejemplo, para el problema de arriba sería:
sin embargo, la mayoría de las calculadoras no sacan ésta función (ni siquiera la cotangente) porque suponen que el usuario sabe que es lo mismo, que sacar la función inversa del inverso de la tangente. O sea que en lugar de quebrarte la cabeza preguntándote "¿Cómo lo saco?" simplemente haz la siguiente sustitución:
y ya.
La función cotangente es parecida a la función tangente, sólo que al revés. Esto es: en lugar de dividir el cateto opuesto entre el cateto adyacente, se divide el cateto adyacente entre el cateto opuesto
hay otras notaciones válidas para la contangente, algunos la prefieren escribir de alguna de las siguientes formas:
pero es la misma función.
En principio, para obtener el valor del ángulo alpha, uno debería sacar la función inversa de la tangente (la arcocotangente), por ejemplo, para el problema de arriba sería:
sin embargo, la mayoría de las calculadoras no sacan ésta función (ni siquiera la cotangente) porque suponen que el usuario sabe que es lo mismo, que sacar la función inversa del inverso de la tangente. O sea que en lugar de quebrarte la cabeza preguntándote "¿Cómo lo saco?" simplemente haz la siguiente sustitución:
y ya.
Gráfica de la función Tangente
Si graficaras la función y = tan (x) en un plano cartesiano, ésta se vería así:
los puntos donde la función se va a infinito se llaman "asíntotas" y en esos valores la función tangente no está definida. Esta función tiene periodo ¶ (recuerda que en radianes ¶ = 180°). Es decir que cuando la x toma los múltiplos de ¶, la función vuelve a tomar los valores que tomó desde el cero, y la función se repite así hasta infinito.
Observa que a diferencia de las funciones seno y coseno, la función tangente no está "acotada", o sea limitada en el eje de las y's, sino que puede tomar cualquier valor y no como la función seno o coseno que sólo pueden tomar valores entre el +1 y el -1.
Si graficaras la función y = tan (x) en un plano cartesiano, ésta se vería así:
los puntos donde la función se va a infinito se llaman "asíntotas" y en esos valores la función tangente no está definida. Esta función tiene periodo ¶ (recuerda que en radianes ¶ = 180°). Es decir que cuando la x toma los múltiplos de ¶, la función vuelve a tomar los valores que tomó desde el cero, y la función se repite así hasta infinito.
Observa que a diferencia de las funciones seno y coseno, la función tangente no está "acotada", o sea limitada en el eje de las y's, sino que puede tomar cualquier valor y no como la función seno o coseno que sólo pueden tomar valores entre el +1 y el -1.
Fórmulas e Identidades Trigonométricas
La siguiente es una lista de fórmulas trigonométricas muy útiles para resolver muchos problemas:
Fundamentales
sen(-x) = -sen(x)
cos(-x) = cos(x)
tan(-x) = -tan(x)
sen2x + cos2x = 1
1 + tan2x = sec2x
1 + cotan2x = csc2x
sen ( ¶ - x) = sen (x)
cos ( ¶ - x) = -cos (x)
tan ( ¶ - x) = -tan (x)
Suma y resta de dos ángulos en funciones trigonométricas
sen (u + v) = sen (u)cos (v) + cos(u)sen(v)
sen (u - v) = sen (u)cos (v) - cos(u)sen(v)
cos (u + v) = cos(u) cos(v) - sen(u)sen(v)
cos (u - v) = cos(u) cos(v) + sen(u)sen(v)
La siguiente es una lista de fórmulas trigonométricas muy útiles para resolver muchos problemas:
Fundamentales
sen(-x) = -sen(x)
cos(-x) = cos(x)
tan(-x) = -tan(x)
sen2x + cos2x = 1
1 + tan2x = sec2x
1 + cotan2x = csc2x
sen ( ¶ - x) = sen (x)
cos ( ¶ - x) = -cos (x)
tan ( ¶ - x) = -tan (x)
Suma y resta de dos ángulos en funciones trigonométricas
sen (u + v) = sen (u)cos (v) + cos(u)sen(v)
sen (u - v) = sen (u)cos (v) - cos(u)sen(v)
cos (u + v) = cos(u) cos(v) - sen(u)sen(v)
cos (u - v) = cos(u) cos(v) + sen(u)sen(v)
Fórmulas para la suma del doble del
ángulo
sen(2x) = 2sen(x)cos(x)
cos(2x) = 2cos2(x) - 1
cos(2x) = cos2(x) - sen2(x)
cos(2x) = 1 - 2sen2(x)
sen(2x) = 2sen(x)cos(x)
cos(2x) = 2cos2(x) - 1
cos(2x) = cos2(x) - sen2(x)
cos(2x) = 1 - 2sen2(x)
