La Circunferencia Goniométrica

La circunferencia goniométrica (o circunferencia unitaria) es una circunferencia de radio 1 centrada en el origen del plano cartesiano. Es la herramienta fundamental para entender las funciones trigonométricas para cualquier ángulo.

Definición

Para un ángulo $\theta$ medido desde el eje positivo de las x en sentido antihorario, el punto $P$ en la circunferencia unitaria tiene coordenadas:

$$ P = (\cos \theta, \sin \theta) $$

De esta forma, el coseno es la coordenada x y el seno es la coordenada y del punto en la circunferencia.

Los cuatro cuadrantes

La circunferencia se divide en cuatro cuadrantes:

Primer cuadrante (0° a 90°)

$$ \cos \theta > 0, \quad \sin \theta > 0 $$

Todos los valores son positivos.

Segundo cuadrante (90° a 180°)

$$ \cos \theta < 0, \quad \sin \theta > 0 $$

Solo el seno es positivo.

Tercer cuadrante (180° a 270°)

$$ \cos \theta < 0, \quad \sin \theta < 0 $$

Ambos son negativos.

Cuarto cuadrante (270° a 360°)

$$ \cos \theta > 0, \quad \sin \theta < 0 $$

Solo el coseno es positivo.

Regla mnemotécnica: "ASCT" (por cuadrantes)
  • I: All (todos positivos)
  • II: Seno positivo
  • III: Cotangente y tangente positivas
  • IV: Coseno positivo

También se recuerda como "Todos los Santos (son) Cobardes" o "Todos los Sabios Calculan".

Valores en los ejes

ÁnguloPunto en la circunferencia$\cos$$\sin$
$0° = 0$$(1, 0)$$1$$0$
$90° = \pi/2$$(0, 1)$$0$$1$
$180° = \pi$$(-1, 0)$$-1$$0$
$270° = 3\pi/2$$(0, -1)$$0$$-1$
$360° = 2\pi$$(1, 0)$$1$$0$

Ángulos que comparten el mismo seno o coseno

Ángulos suplementarios ($\alpha$ y $180° - \alpha$)

$$ \sin(180° - \alpha) = \sin \alpha $$
$$ \cos(180° - \alpha) = -\cos \alpha $$
$$
$$ \sin 150° = \sin(180° - 30°) = \sin 30° = \frac{1}{2} $$

Ángulos opuestos ($\alpha$ y $-\alpha$)

$$ \sin(-\alpha) = -\sin \alpha $$
$$ \cos(-\alpha) = \cos \alpha $$

Ángulos que difieren en $180°$

$$ \sin(\alpha + 180°) = -\sin \alpha $$
$$ \cos(\alpha + 180°) = -\cos \alpha $$

Periodicidad

Las funciones trigonométricas son periódicas:

$$ \sin(\theta + 2\pi) = \sin \theta $$
$$ \cos(\theta + 2\pi) = \cos \theta $$
$$ \tan(\theta + \pi) = \tan \theta $$

Esto significa que los valores se repiten cada vuelta completa.

La función tangente en la circunferencia

$$ \tan \theta = \frac{\sin \theta}{\cos \theta} $$

La tangente no está definida cuando $\cos \theta = 0$, es decir en $\theta = 90° + k \cdot 180°$.

1. ¿Cuáles son las coordenadas del punto de la circunferencia unitaria para $\theta = 90°$? (1 puntos)

2. ¿En qué cuadrante el seno es negativo y el coseno es positivo? (1 puntos)

3. ¿Cuánto vale $\sin 150°$? (1 puntos)

4. ¿Para qué ángulo NO está definida la tangente? (1 puntos)

5. Si $\alpha$ está en el tercer cuadrante, ¿cuál de estas afirmaciones es correcta? (1 puntos)