Resumen
Esta clase abre la unidad de trigonometría analítica, con una evaluación de entrada que mide el punto de partida, que convierte las funciones trigonométricas, estudiadas en la unidad anterior como funciones de un ángulo, en un cálculo algebraico con reglas propias: identidades que valen para todo ángulo, fórmulas que expresan las razones de una suma mediante las de sus sumandos, transformaciones de sumas en productos, ecuaciones e inecuaciones, y su uso para medir ángulos entre rectas y para reconocer las cónicas cuyos ejes son oblicuos. Presenta las seis clases de la unidad en su orden lógico, recorre la historia de estas ideas desde las tablas de cuerdas de la astronomía griega hasta la formulación analítica de Euler, enuncia el problema que les dio origen, el de calcular la cuerda de cualquier arco a partir de unas pocas cuerdas conocidas, y lo resuelve en un ejemplo con las herramientas que la unidad demostrará. Termina señalando dónde reaparecen estas ideas en el resto del curso, en otros cursos del sitio y en la ciencia y la técnica.
Objetivos de aprendizaje
- Describir el contenido de cada clase de la unidad y explicar cómo cada una se apoya en las anteriores.
- Situar en su contexto histórico las tablas de cuerdas, el paso de la cuerda al seno y la formulación analítica de las funciones trigonométricas.
- Formular el problema de calcular una cuerda a partir de otras conocidas y reconocer en su solución las fórmulas de la diferencia y del ángulo mitad.
- Identificar aplicaciones de la trigonometría analítica en el cálculo, en la mecánica, en la programación y en el álgebra lineal.
Evaluación de entrada
Antes de recorrer la unidad conviene medir el punto de partida. Esta autoevaluación no califica: sirve para saber dónde detenerse. Las nueve primeras preguntas tocan las seis clases de la unidad, dos para cada una de las clases de las identidades, de las fórmulas de la suma y de las ecuaciones, que sostienen a las demás, y una para cada una de las otras tres; la décima es un problema de modelación, que pide plantear con la fórmula del ángulo doble una situación en contexto. Las mismas destrezas se vuelven a medir al final, en la clase de síntesis, con otros datos. Las tres últimas comprueban lo que la unidad da por sabido de la unidad anterior y del curso I: los valores de la circunferencia unitaria, las funciones inversas y el producto escalar.
Antes de comenzar la unidad, mide tu punto de partida. Es una autoevaluación breve: no se califica y su resultado se guarda solo en tu navegador.
Pregunta 1¿Cuál de las igualdades siguientes es una identidad en su dominio común?
La raíz cuadrada de es , no : en el primer miembro vale y el segundo . Un solo contraejemplo basta para refutar una identidad.Se cumple en y en , pero no en , donde el primer miembro vale . Ninguna cantidad finita de comprobaciones favorables demuestra una identidad.El cociente se ha invertido: , que en vale y no .Con un denominador común, , válido en todo punto en que , que es el dominio común de los dos miembros.Pregunta 2Si y está en el segundo cuadrante, calcular .
Respuesta correcta:
Por la identidad pitagórica, , de modo que ; en el segundo cuadrante el coseno es negativo, y . Quien obtiene ha olvidado el signo que fija el cuadrante, y quien obtiene ha calculado el seno, , y le ha dado el signo del coseno.Pregunta 3Calcular , escribiendo .
Es la suma de las tangentes. La tangente no se reparte sobre la suma de los ángulos: hay que dividir entre .El signo del denominador está invertido: se ha usado en lugar de . El ángulo está en el segundo cuadrante y su tangente es negativa.Es la tangente de : se ha aplicado la fórmula de la diferencia en lugar de la de la suma.Por la fórmula de la tangente de una suma, , y al racionalizar resulta . Es negativa, como corresponde a un ángulo del segundo cuadrante.Repasar: Fórmulas de suma y diferencia, ángulo doble y ángulo mitad
Pregunta 4Si y , calcular .
Respuesta correcta:
En el segundo cuadrante el coseno es negativo, y por la identidad pitagórica ; por la fórmula del ángulo doble, . Quien obtiene ha tomado el coseno positivo, y quien obtiene ha duplicado el seno, que es imposible porque supera .Repasar: Fórmulas de suma y diferencia, ángulo doble y ángulo mitad
Pregunta 5Calcular el valor máximo de .
Respuesta correcta:
Por la forma armónica, , con ; su recorrido es , y el máximo de es . Quien obtiene ha sumado los máximos de los dos términos, que no se alcanzan en el mismo punto, y quien obtiene ha olvidado la constante.Repasar: Transformaciones de sumas en productos y la forma armónica
Pregunta 6¿Cuántas soluciones tiene la ecuación en ?
Respuesta correcta:
El trinomio se factoriza como . La ecuación tiene dos soluciones en la vuelta, y , y una sola, , porque . Quien obtiene ha contado dos veces la solución de .Pregunta 7Al resolver elevando al cuadrado se obtienen los candidatos . ¿Cuáles son las soluciones en ?
Elevar al cuadrado no es una equivalencia: los candidatos contienen las soluciones, pero también las de . Hay que comprobarlos.Son las soluciones de . En el primer miembro de esta ecuación vale .Son las soluciones extrañas, es decir, las de ; se han descartado las verdaderas.Al elevar al cuadrado se añaden las soluciones de , de modo que cada candidato debe comprobarse en la ecuación original: en y en el primer miembro vale , y en y en vale .Pregunta 8¿Qué ángulo forman las rectas e ?
Es el suplemento del ángulo entre las rectas. El ángulo entre dos rectas no excede de , y por eso la fórmula lleva valor absoluto.Falta dividir entre : la diferencia de las pendientes no es la tangente de la diferencia de las inclinaciones.Que las pendientes tengan signos opuestos no basta para la perpendicularidad: hace falta , y aquí .Por el teorema del ángulo entre dos rectas, , y el ángulo entre dos rectas está en .Repasar: El ángulo entre dos rectas y aplicaciones de la trigonometría
Pregunta 9¿Qué representa la ecuación ?
Los coeficientes de y de son positivos, pero el término en cambia la naturaleza de la cónica: decide el signo de , que aquí es positivo.Que no basta: una circunferencia exige además . Aquí .Las parábolas tienen discriminante nulo; aquí .El discriminante es , y la ecuación es de tipo hiperbólico; el giro de la lleva a , que es una hipérbola y no dos rectas.Repasar: Rotación de ejes y la ecuación general de segundo grado
Pregunta 10De un tronco de sección circular de centímetros de diámetro se quiere sacar una viga de sección rectangular, con los cuatro vértices de la sección en la circunferencia del tronco. Si es el ángulo que forma una diagonal del rectángulo con uno de sus lados, ¿cuál es la mayor área posible de la sección, en centímetros cuadrados?
Respuesta correcta:
Las diagonales de un rectángulo inscrito en una circunferencia son diámetros, de modo que los lados miden y , y por la fórmula del ángulo doble el área es . Como , con igualdad para , el máximo es , el de la sección cuadrada. Quien obtiene ha olvidado el factor de , y quien obtiene ha tomado como diagonal el radio.Repasar: Fórmulas de suma y diferencia, ángulo doble y ángulo mitad
Pregunta 11De unidades anteriores¿Cuáles son las coordenadas del punto de la circunferencia unitaria?
Es : se ha recorrido el arco en sentido antihorario. Un ángulo negativo se recorre en sentido horario.Son los valores de , el ángulo de referencia, sin el signo del cuadrante: el punto está en el segundo cuadrante, donde la abscisa es negativa.Se han intercambiado el seno y el coseno: es el punto .El ángulo es coterminal con , del segundo cuadrante, cuyo coseno es y cuyo seno es .Repasar: Razones trigonométricas y la circunferencia unitaria
Pregunta 12De unidades anterioresCalcular .
El arcocoseno no deshace el coseno fuera de : su valor está siempre en ese intervalo, y no lo está.Tiene el coseno correcto, pero no está en , el recorrido del arcocoseno; es el valor principal del arcoseno o del arcotangente el que puede ser negativo.Es el ángulo de referencia, cuyo coseno es y no .El coseno de es , y el arcocoseno devuelve el único ángulo de con ese coseno, que es .Pregunta 13De unidades anterioresCalcular el coseno del ángulo que forman los vectores y .
Respuesta correcta:
El producto escalar es y cada vector tiene norma ; el coseno es . Quien obtiene ha olvidado dividir entre las normas, y quien obtiene ha dividido entre una sola.Repasar: Vectores en el plano y ecuaciones paramétricas de la recta
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