1
Á
NGULO2
F
UNCIÓNS
ENO YF
UNCIÓNC
OSENO3
F
UNCIÓNT
ANGENTE4
V
ALORES DEF
UNCIONEST
RIGONOMÉTRICAS PARA ÁNGULOSCONOCIDOS
5
I
DENTIDADEST
RIGONOMÉTRICAS.
OBJETIVOS:
SE PRETENDE QUE EL ESTUDIANTE: • Defina ángulo.
Defina función acotada, función periódica, funciones trigonométricas para ángulos en general.
Aplique las identidades trigonométricas básicas para determinar si ciertas expresiones trigonométricas dadas son identidades o no.
Represente en el plano cartesiano el gráfico de las funciones trigonométricas básicas.
1 ÁNGULO.
ÁNGULO
es la abertura que existe entre 2
semirectas que tienen un punto común de
intersección.
Esquemáticamente tenemos:
1.1 PATRÓN DE MEDIDA
La
MEDIDA DE UN ÁNGULO
es la cantidad
de rotación que tiene que realizar el lado
inicial para coincidir con el lado terminal.
Si consideramos la rotación en sentido contrario al de las manecillas del reloj diremos que el ángulo es POSITIVO; en cambio, si lo medimos en sentido horario diremos que el ángulo es NEGATIVO.
La medida de un ángulo se la expresa en:
¾ GRADOS (patrón referencial); y/o
¾ RADIANES (patrón de números reales)
Para realizar conversiones consideremos la equivalencia básica:
π = D
180 Radianes
Se lo puede denotar de la siguiente manera
A manera de ejemplos, como derivación de esta equivalencia tenemos:
GRADOS RADIANES D
30
6
π
D
45
4
π
D
60
3
π
D
90
2
π
D
150
6 5π
D
180 π
D
210
6 7π
D
270
2 3π
D
300
3 5π
D
330
6 11π
D
360 2π
D
135
D
120
D
225
D
315
2 FUNCIÓN SENO Y FUNCIÓN COSENO
La regla de correspondencia para la función seno es f(x)=senx, y para la función coseno f(x)=cosx, donde x denota un ángulo.
Para tabular valores de estas funciones, y realizar las gráficas respectivas, recurrimos a un círculo unitario, centrado en el origen.
Completar
Note que aquí la variable independiente “x” representa a un
ángulo
En cada posición de giro del radio vector (ángulo “x”) , la ABCISA del vértice indica
Para las coordenadas del vértice del radio vector en ángulos (posición) estratégicos tenemos:
CONCLUSIONES:
¾ Dom(senx)= Dom(cosx)=IR
¾ Las gráficas son ONDAS SENOIDALES.
¾ Sus gráficas presentan SIMETRÍA.
El seno es una función impar. Por tanto sen(−x)=−senx
El coseno es una función par. Por tanto cos(−x)=cosx
¾ Son FUNCIONES PERIÓDICAS, con período T =2π .
Una FUNCIÓN ES PERIÓDICA si y sólo si f(x±T)= f(x)
Por tanto sen(x±T)=sen(x) y cos(x±T)=cos(x)
¾ Son FUNCIONES ACOTADAS.
Una FUNCIÓN ES ACOTADA si y sólo si ∀x
[
n≤ f(x)≤m]
Note que rg=(senx)=rgcosx=
[ ]
−1,1 , es decir:1 sen
1≤ ≤
− x ∧ −1≤cosx≤1
π π π
π π π
π π
2 sen 0
2 3 sen 1
sen 0
22 3
2 sen 1
0 sen 0
sen
2 0
= ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ =
= −
⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ =
=
x x
π ππ
π π π
π π
2 cos 1
2 3 cos 0
cos 1
2 2 3
2 cos 0
0 cos 1
cos
2 0
= ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ =
= −
⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ =
=
OPCIONAL
Estas conclusiones son válidas para las funciones en su forma elemental, pero piense cuales serían las características de las gráficas de:
¾ y =2senx.
Generalice y=Asenx donde A≡amplitud
¾ y =sen(x−π6).
Generalice paray=sen(x±Φ) donde Φ≡desfase
¾ y =sen(2x).
Generalice paray=senω x donde ω ≡ frecuenciaangular
Finalmente, las reglas de correspondencia de la función seno y de la función coseno pueden ser generalizadas de la siguiente forma:
y= Asen(ω(x±Φ)) donde
T π
ω=2 entonces
ω π
2
=
T
y= Acos(ω(x±Φ))
Ejercicios Propuestos 1
GRAFIQUE: 1. y=−sen(x)
2. y=sen(−x)
3. y=sen(x) 4. y=senx 5. 2 ( ) 1
3 +
− = senx π y
3 FUNCIÓN TANGENTE
La función tangente se define como x x x
y tg
cos sen
= =
Por tanto su gráfica tendrá asíntotas verticales en cosx=0. Es decir en ; 0,1,2,...
2 ) 1 2
( − =
±
= n n
CONCLUSIONES:
¾
⎭ ⎬ ⎫ ⎩
⎨
⎧± − =
−
= ; 0,1,2,...
2 ) 1 2 ( )
(tgx IR n n
Dom π
¾ rg(tgx)= IR. Por tanto, no es una función acotada
¾ Es una función periódica, con período T =π . Entonces
T π ω =
¾ Es una función impar. Por tanto tg(−x)=−tgx
¾ En general, la regla de correspondencia sería y= Atg(ω(x±Φ))
OPCIONAL: Ejercicio Propuesto 2
GRAFICAR:
1. y=−tg(x) 2. y=tg(−x) 3. y=tgx 4. y=tg(x) 5. y=tgx 6. ( )
3
π
− =tg x y
4 VALORES DE FUNCIONES TRIGONOMÉTRICAS PARA
ÁNGULOS CONOCIDOS
Con ciertos ángulos el estudiante puede concebir estrategias básicas para solucionar situaciones prácticas. Para otros ángulos no nos preocuparemos mayormente, porque bastará sólo con emplear una calculadora.
Ubiquemos en una tabla los valores del seno, coseno y tangente para los ángulos que ya definimos anteriormente y además también para los ángulos de 30°, 45° y 60°, que justificaremos luego.
x senx cosx tgx
0 0 1 0
D 30
6 =
π
2 1
2 3
3 3
D 45
4 =
π
2 2
2
2 1
D 60
3 =
π
2 3
2
1 3
D
90 2=
π 1 0 ∞
D
180
=
π 0 −1 0
D 270 2
3π= −1 0 ∞
D 360
La trigonometría está íntimamente ligada a la geometría. Para obtener los valores de las funciones trigonométricas para 30°, 45° y 60° podemos emplear un triángulo rectángulo. El teorema de Pitágoras es de mucha ayuda.
4.1
Teorema de PitágorasEn todo triángulo rectángulo (triángulo que
tiene un ángulo recto(90°)), el cuadrado de la
longitud de su hipotenusa es igual a la suma
del cuadrado de las longitudes sus catetos.
Es decir: 2 2 2
b a
c = +
4.2 Funciones trigonométricas para un triángulo rectángulo
Para el triángulo rectángulo anterior tenemos:
sen
Hipotenusa opuesto Lado
x = 6
c a
x=
sen
cos
Hipotenusa adyacente Lado
x = 6
c b
x=
cos
tg
adyacente Lado
opuesto Lado
x = 6
b a
x=
tg
También se definen las Cofunciones de la siguiente manera:
COSECANTE
:
a c x
x= =
sen 1 csc
SECANTE
:
b c x
x = =
cos 1 sec
COTANGENTE:
a b x
x= =
4.3 Funciones trigonométricas para D
45 , 30D y 60D.
Para D
45 empleamos un triángulo rectángulo de catetos iguales.
Digamos a=b=1, entonces aplicando en Teorema de Pitágoras tenemos que c= 12 +12 = 2
Para 30° y 60° empleamos un triángulo equilátero (triángulo de lados de igual medida y por ende, ángulos de igual medida (60°) ). Digamos l =2
Ejercicio resuelto
La operación
(
D D D D)
D D D 45 cos 45 sen 30 sen 45 tg 4 60 csc 30 tg 2 60
sen2 + − − + da
como resultado: a)
4
9 b)
4 9
− c) 1 d) 0 e) -1
SOLUCIÓN:
Reemplazando los valores de funciones trigonométricas para los ángulos, tenemos:
4 9 4 12 3 3 4 3 4 6 3 2 4 3 4 2 2 1 1 4 2 3 3 3 2 4 3 2 2 2 2 2 1 1 4 3 2 3 3 2 2 3 1 2 1 1 2 1 2 − = − = − = − ⎟⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ / / / + = = ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ / / + − − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅ + = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + − − ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ /
RESPUESTA: Opción "b"
Para ÁNGULOS MAYORES A 90° Y MENORES A 360°, podemos considerar lo siguiente:
2 1 45
sen D = ó
2 2 45
sen D =
2 1 45
cos D = ó
2 2 45
cos D =
1 45 cos 45 sen 45 tg = ° ° = D ⇒ 2 1 30
sen D =
2 3 60
sen D =
2 3 30
cos D =
2 1 60
cos D =
3 3 3 1 30
1. Regla del cuadrante:
Cuadrante x
I 0<x<π2 f(x)= f(x)
II π2 <x<π f(x)=±f(π −x)
III π < x<3π2 f(x)=±f(x−π) IV 3π2 < x<2π f(x)=±f(2π−x)
El signo se lo escoge de acuerdo a la siguiente regla:
2. Regla de los signos
Cuadrante x senx,cscx cosx,secx tgx, ctgx
I 0< x<π2 + + +
II π2 < x<π + - -
III π < x<3π2 - - +
IV 3π2 < x<2π - + -
Entonces las funciones trigonométricas POSITIVAS en los respectivos cuadrantes son:
Ejemplo 1
Para calcular sen135D, debemos considerar que:
1.En ángulo es del segundo cuadrante, por tanto su seno es positivo. 2.sen135D =sen(180°−135°)=sen45D = 22
Ejemplo 2
Para calcular D 210
cos , debemos considerar que:
1. Es un ángulo del tercer cuadrante, por tanto su coseno es negativo. 2. cos210D =−cos(210°−180°)=−cos(30D)=− 3
Donde
tg sec, csc,
tg cos, sen,
c f
Ejemplo 3
Para calcular tg300°, debemos considerar que:
1. Es un ángulo del cuarto cuadrante, por tanto su tangente es negativa. 2. tg300D =−tg(360°−300°)=−tg(60D)=− 3
Ejercicios Propuestos 3
Calcular:
1. cos120° 2. tg150° 3. sen225°
4. tg240° 5. cos315°
Para ÁNGULOS SUPERIORES A 360° , considere el criterio de la función periódica, es decir: f(x)= f(x−n2π). Donde "n" es un
número natural, lo suficiente para llevar a "x" a un ángulo entre
0° y 360°, y luego aplicar las reglas anteriores.
Ejemplo 1
Para calcular sen405°, debemos considerar que:
(
)
2 2 405 sen
45 sen 405 sen 45 sen 360 405 sen 405 sen
=
= ⇒
= − =
D
D D
D D
D D
Ejemplo 2
Para calcular tg1125°, debemos considerar que:
1 1125 tg 45 tg )) 360 ( 3 1125 tg( 1125
Ejemplo 3
Para calcular cos480°, debemos considerar que:
1. cos(480°−360°)=cos120°.
2. cos120°=−cos(180°−120°)=−cos60°=−21
Ejercicios propuestos 4
Calcular:
1. cos1080°
2. tg495°
3. sen1050°
Si el ÁNGULO ES NEGATIVO se puede emplear uno de los siguientes métodos:
1. El criterio de simetría, es decir sen(−x)=−sen(x), x
x) cos
cos(− = y tg(−x)=−tgx. Y el resto de manera semejante a lo que ya se ha explicado.
2. Llevarlo a un ángulo entre 0° y 360°, f(−x)= f(−x+n2π)
Ejemplo
Para calcular sen(−30), podemos considerar que: ¾ sen(−30°)=−sen30°=−21 ; o considerar que, ¾ sen(−30°)=sen(−30°+360°)=sen330°=−21
5 IDENTIDADES TRIGONOMÉTRICAS
Existen expresiones trigonométricas que son válidas para cualquier valor de x.
Del círculo unitario que nos sirvió para definir a la función seno y a la función coseno, tenemos que: sen2 x+cos2 x=1 (JUSTIFÍQUELO)
De aquí, al despejar tenemos que: sen2 x=1−cos2 x
cos2 x=1−sen2 x
Además se puede demostrar que:
y x y
x y
x ) sen cos cos sen
sen( + = +
y x y
x y
x ) sen cos cos sen
sen( − = −
y x y
x y
x ) cos cos sen sen
De aquí se deriva que:
Si hacemos y = x en las identidades para la suma de seno y
coseno, resulta:
Si hacemos
2 x
x= en cos2 2cos 1
2 −
= x
x y en cos2x=1−2sen2 x ; y luego
despejamos, entonces resulta que:
Ejercicio resuelto 1
Calcularsen(75D)
SOLUCIÓN:
Una opción sería emplear la identidad sen(x+y)=senxcosy+cosxseny
( ) 4 1 3 2 2 1 2 2 2 3 2 2 30 sen 45 cos 30 cos 45 sen ) 30 45 sen( ) 75 sen( + = + = + = +
= D D D D D D
D
Ejercicio resuelto 2
Al simplificar la expresión:
(
)
x x x x sen 1 cos cos sen 1 2 + − + se obtiene:
a) b) c) d) 1 e) 0
y x y x y x y x y x tg tg 1 tg tg ) cos( ) sen( ) tg( − + = + + = + y x y x y x tg tg 1 tg tg ) tg( + − = − x x x 2sen cos 2 sen = ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ − − − = x x x x x 2 2 2 2 sen 2 1 1 cos 2 sen cos 2 cos 2 cos 1 2
cosx =± + x
2 cos 1 2
SOLUCIÓN :
Reemplazando la identidad 1=sen2 x+cos2 x en la expresión dada, tenemos:
x x x x x x x x x x x x x x x x x tg cos sen ) sen 1 ( cos ) 1 (sen sen ) sen 1 ( cos cos sen cos sen ) sen 1 ( cos cos sen
1 2 2 2 2
= = + + = + − + + = + − +
RESPUESTA: opción "c"
Ejercicio resuelto 3
¿Qué expresión se debe colocar en lugar de "x", para que:
x A A A A 2 sen 1 cos sen 1 cos = − +
+ se convierta en una identidad?
a) cscA c) senA e) cosA
b) senAcosA d) tgA SOLUCIÓN:
Despejando "x" en la igualdad dada, tenemos:
A x A A x A A x x A A A x A A A A A A A A x A A A A A A x A A A A cos cos cos cos sen 1 2 ) sen 1 )( sen 1 ( cos 2 2 ) sen 1 )( sen 1 ( cos sen cos sen cos cos 2 ) sen 1 )( sen 1 ( ) sen 1 ( cos ) sen 1 ( cos 2 sen 1 cos sen 1 cos 2 2 = = − = / = − + / = − + + + − = − + + + − = − + +
RESPUESTA: Opción "e"
Ejercicios Propuestos 5
1. La expresión
x x c x c x tg tg tg tg −
+ , es idéntica a:
a) csc2x
b) sec2x
c) sen2x
d) cos2x
e) tg2x
2. Una expresión idéntica a
x x x x 2 2 cos 1 1 cos sen 2 sen − − + es:
a)senx+cosx
b) 2senx
d) 2cosx−1 e) sen2x−cosx
3. La expresión
x x x
x
sen cos 1 cos 1
sen + +
+ es equivalente a:
a) secx
2 1
b) 3tgx
c) 2cscx
d) cosx e) 4ctgx
4. ¿Cuál de las siguientes expresiones es equivalente a ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +
4 cos
8 x π ?
a) 2(cosx−senx)
b)2(senx−cosx)
c)2(1+senx)
d)2(senx+cosx)
e)2(1−cosx)
5. La expresión:
2
csc tg 1 sen cos
2 ⎟
⎠ ⎞ ⎜
⎝ ⎛ − +
α α α
α c es idéntica a:
a) 2tgα
b) -1 c) 2ctgα
d) 1
e) tgα
6. Una expresión idéntica a
x x x
x 2
2
sen 1
1 sen cos 2 sen
−
− +
es:
a)senx+cosx
b) 1−sen2x
c) 2senx
d)sen2x−cosx
e) 2senx−1
7. ¿Cuál de las siguientes igualdades es una identidad?
a) ⎟
⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = −
2 cos sen
cos2x 2x x
b)tg2x=1−sec2x
c) ⎟
⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = +
2 cos 2 cos
1 x 2 x
d)2sen2x=senxcosx
e) ⎟
⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +π =
2 cos
senx x
Misceláneos
1. Una de las siguientes afirmaciones es FALSA, identifíquela:
a) 21
3 5
cos π=
b) 33
6 7
tg π= c) cos0=cos8π
d)
6
3 cos
e) ∀x[cosx(tgx+cotgx)=cosx]
2. La expresión
x x x x 2 cos 2 sen 1 2 cos 2 sen 1 − + + +
es IDÉNTICA a:
a)senx
b)cosx
c)secx
d)cotx
e)tgx
3. Sean “x” y “y” números reales. Entonces una de las siguientes proposiciones es VERDADERA, identifíquela:
a) Sen(x+y)=SenxCosy−CosySenx
b)
2 2x SenxCosy Sen =
c) Cos2x=1+Sen2x
d) x x x Sen 2 cos 1 2 + =
e) Cos2x=Cos2x−Sen2x
4. El valor de Δ para que la expresión x x x cos sen 1 1 tg = − + Δ
sea una IDENTIDAD es:
a)cosx
b)secx
c)senx
d)cos2x
e)1
5. La expresión
x x x x 2 cos 2 sen 1 2 cos 2 sen 1 − + +
+ es idéntica a:
a)senx
b)cosx
c)tgx
d)cotgx
e)secx
6. El valor de la expresión:
1 2 3 cot 1 4 cos 6 sen 4 cos 6 sen − ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ π + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ π+ π ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ π− π es: a) 3 1
− b)−12 c)−3 d) 12
3
− e) 12 3 7. SIMPLIFICANDO x x x x cos 2 sen cos 4 cos 3 3 − −
, se obtiene:
a)senx+cosx b)1−2cosx
c)2senx+1
d)2−senx e)cosx−senx
8. La expresión x x x x cos cos sen 1 tg ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ +
+ es idéntica a:
9. La expresión
2
tg 1
csc sec
⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜
⎝ ⎛
+ +
x x
x es IDÉNTICA a:
a)cot2x
b)sec2x
c)csc2x
d)sen2x
e)cos2x
10. La expresión
[
(
1−cosx)(
cscx+cotx)
]
es IDÉNTICA a: a)−senxb)cscx
c)−cscx
d)senx
e)−cosx
11. El VALOR de D D D D D 60 cot . 45 tg
30 sec . 60 tg . 45 sen
, es:
a) 6
b) 3
3 2
c)
3 7
d)2 3
e)