Razones trigonométricas en el triángulo rectángulo

Dado un ángulo agudo $\alpha$ de un triángulo rectángulo, se definen:

RazónFórmula
Seno$\sin \alpha = \dfrac{\text{cateto opuesto}}{\text{hipotenusa}}$
Coseno$\cos \alpha = \dfrac{\text{cateto contiguo}}{\text{hipotenusa}}$
Tangente$\tan \alpha = \dfrac{\text{cateto opuesto}}{\text{cateto contiguo}} = \dfrac{\sin \alpha}{\cos \alpha}$

Identidades fundamentales

$$ \sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1 $$
$$ \tan \alpha = \frac{\sin \alpha}{\cos \alpha} $$

Ángulos notables

Ángulo$\sin$$\cos$$\tan$
$30^\circ$$\dfrac{1}{2}$$\dfrac{\sqrt{3}}{2}$$\dfrac{\sqrt{3}}{3}$
$45^\circ$$\dfrac{\sqrt{2}}{2}$$\dfrac{\sqrt{2}}{2}$$1$
$60^\circ$$\dfrac{\sqrt{3}}{2}$$\dfrac{1}{2}$$\sqrt{3}$

Resolución de triángulos rectángulos

Resolver un triángulo es hallar todos sus lados y ángulos. Con una razón trigonométrica conocida y un dato adicional se resuelven los demás.

triángulo rectángulo con hipotenusa 10 y ángulo $\alpha = 60^\circ$
  • Cateto contiguo: $\cos 60^\circ = \dfrac{\text{contiguo}}{10} \Rightarrow \text{contiguo} = 10 \cdot \cos 60^\circ = 10 \cdot \dfrac{1}{2} = 5$.
  • Cateto opuesto: $\sin 60^\circ = \dfrac{\text{opuesto}}{10} \Rightarrow \text{opuesto} = 10 \cdot \dfrac{\sqrt{3}}{2} = 5\sqrt{3} \approx 8{,}66$.

Comprobación: $5^2 + (5\sqrt{3})^2 = 25 + 75 = 100 = 10^2$. Correcto.

Aplicaciones: ángulos de elevación y depresión

  • Ángulo de elevación: el que forma la línea de visión con la horizontal al mirar hacia arriba.
  • Ángulo de depresión: el que forma la línea de visión con la horizontal al mirar hacia abajo.
altura de un árbol que proyecta una sombra de 10 m cuando el sol forma un ángulo de $45^\circ$

En el triángulo rectángulo, $\tan 45^\circ = \dfrac{h}{10} \Rightarrow h = 10 \cdot \tan 45^\circ = 10 \cdot 1 = 10$ m.

El árbol mide 10 metros.

Ley del seno y ley del coseno

Para triángulos cualesquiera (no necesariamente rectángulos), con lados $a, b, c$ opuestos a los ángulos $A, B, C$:

Ley del seno: $\dfrac{a}{\sin A} = \dfrac{b}{\sin B} = \dfrac{c}{\sin C}$

Ley del coseno: $a^2 = b^2 + c^2 - 2bc \cdot \cos A$

Son la herramienta para resolver triángulos oblicuángulos, muy usadas en topografía y navegación.

Cálculo de una razón a partir de otra

Si conocemos $\cos \alpha$ y sabemos que $\alpha$ es agudo, usamos la identidad fundamental para hallar $\sin \alpha$.

si $\cos \alpha = 0{,}6$, halla $\sin \alpha$
$$ \sin^2 \alpha = 1 - \cos^2 \alpha = 1 - 0{,}36 = 0{,}64 \Rightarrow \sin \alpha = \sqrt{0{,}64} = 0{,}8 $$

Tomamos el valor positivo porque $\alpha$ es agudo.

1. El valor exacto de $\sin 30^\circ$ es: (1 puntos)

2. En un triángulo rectángulo, el cateto opuesto a un ángulo mide 3 y la hipotenusa mide 5. ¿Cuánto vale $\sin \alpha$? (1 puntos)

3. Si $\cos \alpha = 0{,}6$ y $\alpha$ es un ángulo agudo, ¿cuánto vale $\sin \alpha$? (1 puntos)

4. El valor de $\tan 45^\circ$ es: (1 puntos)

5. Un árbol proyecta una sombra de 10 m cuando el sol está a $45^\circ$ sobre el horizonte. ¿Cuánto mide el árbol en metros? (1 puntos)

6. En un triángulo rectángulo con hipotenusa 10 y ángulo agudo de $60^\circ$, el cateto contiguo a ese ángulo mide: (1 puntos)