Tornar a la portadaMatemàtiques · 4t ESO B · Canviar d'assignatura
Començar gratis
ESO 4tB · Matemàtiques
Geometria i Trigonometria · Trigonometria d'angles qualsevol

Reducció al primer quadrant i identitat fonamental

Ja saps situar un angle en el seu quadrant i saber el signe de les seves raons. El pas següent és aprofitar la simetria de la circumferència goniomètrica: angles diferents poden compartir, tret del signe, el mateix sinus o el mateix cosinus que un angle del primer quadrant. Això permet calcular qualsevol raó sense memoritzar cap taula, més enllà dels angles notables de $30º$, $45º$ i $60º$.

Et convé dominar: Teorema de Pitàgores (2n d'ESO)
Et convé dominar: Simetries (3r d'ESO)

Reduir qualsevol angle al primer quadrant

Dos angles simètrics respecte a l'eix $Y$ (com $30º$ i $150º$) tenen punts a la mateixa altura: el mateix sinus. Dos angles simètrics respecte a l'eix $X$ (com $30º$ i $330º$) tenen la mateixa abscissa: el mateix cosinus. Aquesta simetria és la que permet "reduir" qualsevol angle a un del primer quadrant.

Circumferència goniomètrica que mostra com els angles suplementaris de 30º i 150º comparteixen la mateixa altura i, per tant, el mateix sinus. 30º 150º sin 30º = sin 150º
Practica★☆☆Sense començar
A la figura s'han representat els angles de $30º$ i $150º$ en la circumferència goniomètrica. A la vista de la simetria de la figura, expressa $\sin 150º$ i $\cos 150º$…

A la figura s'han representat els angles de $30º$ i $150º$ en la circumferència goniomètrica.

X Y 1 −1 1 −1 O sen(α) 30º 150º A (30º) B (150º) cos(30º) cos(150º)

A la vista de la simetria de la figura, expressa $\sin 150º$ i $\cos 150º$ en funció de $\sin 30º$ i $\cos 30º$, indicant el signe correcte de cadascuna.

Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
Expressa cadascuna d'aquestes raons trigonomètriques en funció de la raó d'un angle del primer quadrant, tenint cura del signe: $\sin 210º$ $\cos 225º$ $\tan 240º$

Expressa cadascuna d'aquestes raons trigonomètriques en funció de la raó d'un angle del primer quadrant, tenint cura del signe:

  • $\sin 210º$

  • $\cos 225º$

  • $\tan 240º$

Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
Expressa cadascuna d'aquestes raons trigonomètriques en funció de la raó d'un angle del primer quadrant, tenint cura del signe: $\sin 330º$ $\cos 315º$ $\tan 300º$

Expressa cadascuna d'aquestes raons trigonomètriques en funció de la raó d'un angle del primer quadrant, tenint cura del signe:

  • $\sin 330º$

  • $\cos 315º$

  • $\tan 300º$

Resoldre

La identitat fonamental, amb compte amb el signe

La identitat fonamental $\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1$ continua valent per a qualsevol angle, no només per als aguts: surt d'aplicar Pitàgores al triangle de referència, la hipotenusa del qual és sempre el radi $1$. El que canvia respecte a un triangle rectangle normal és que, en aïllar una arrel quadrada, cal triar el signe segons el quadrant, en comptes de quedar-se sempre amb el positiu.

Circumferència goniomètrica amb un triangle rectangle inscrit de catets sinus i cosinus i hipotenusa u que justifica la identitat fonamental sin² α + cos² α = 1. cos α (−) sin α (+) α al quadrant II
Practica★★☆Sense començar
Sabent que $\sin \alpha = \frac{3}{5}$ i que $\alpha$ pertany al segon quadrant, calcula el valor exacte de $\cos \alpha$ i de $\tan \alpha$.

Sabent que $\sin \alpha = \frac{3}{5}$ i que $\alpha$ pertany al segon quadrant, calcula el valor exacte de $\cos \alpha$ i de $\tan \alpha$.

Resoldre
Practica★★☆Sense començar
Sabent que $\cos \alpha = -\frac{1}{3}$ i que $\alpha$ pertany al tercer quadrant, calcula el valor exacte de $\sin \alpha$ i de $\tan \alpha$.

Sabent que $\cos \alpha = -\frac{1}{3}$ i que $\alpha$ pertany al tercer quadrant, calcula el valor exacte de $\sin \alpha$ i de $\tan \alpha$.

Resoldre
Practica★★★Sense començar
Una alumna ha escrit aquesta resolució: > «Si $\cos \alpha = -0,8$ i $\alpha$ està en el segon quadrant, aleshores: >…

Una alumna ha escrit aquesta resolució:

«Si $\cos \alpha = -0,8$ i $\alpha$ està en el segon quadrant, aleshores:

$\sin \alpha = \sqrt{1 - 0,64} = \sqrt{0,36} = -0,6$»

Troba l'error que ha comès, explica per què és un error i calcula correctament $\sin \alpha$ i $\tan \alpha$.

Resoldre

Equacions trigonomètriques: totes les solucions

Si et diuen que $\sin\ x = \dfrac12$, hi ha més d'un angle que ho compleix entre $0º$ i $360º$: la recta horitzontal $y=\dfrac12$ talla la circumferència goniomètrica en dos punts, un en cadascun de dos quadrants diferents.

Circumferència goniomètrica tallada per la recta horitzontal de sinus igual a 1/2 en dos punts corresponents a 30º i 150º. sin x = 1/2 30º 150º
Practica★★☆Sense començar
A la figura s'ha representat la circumferència goniomètrica i la recta horitzontal $\sin x = \frac{1}{2}$, que la talla en dos punts. Troba tots els angles $x$ de…

A la figura s'ha representat la circumferència goniomètrica i la recta horitzontal $\sin x = \frac{1}{2}$, que la talla en dos punts.

X Y 1 −1 1 −1 1/2 O sen x = 1/2 ? ? A B

Troba tots els angles $x$ de $[0º, 360º)$ que verifiquen $\sin x = \frac{1}{2}$, raonant a partir de la figura.

Resoldre
Practica★★☆Sense començar
Troba tots els angles $x$ de $[0º, 360º)$ que verifiquen $\cos x = -\frac{\sqrt{2}}{2}$, indicant a quins quadrants pertanyen.

Troba tots els angles $x$ de $[0º, 360º)$ que verifiquen $\cos x = -\frac{\sqrt{2}}{2}$, indicant a quins quadrants pertanyen.

Resoldre
Practica★★☆Sense començar
A la figura s'han representat els angles de $60º$ i $120º$, que són suplementaris. Sabent que $\sin 60º = \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 0,866$ i $\cos 60º = \frac{1}{2}$,…

A la figura s'han representat els angles de $60º$ i $120º$, que són suplementaris.

X Y 1 −1 1 −1 O 120º 60º B (120º) A (60º)

Sabent que $\sin 60º = \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 0,866$ i $\cos 60º = \frac{1}{2}$, calcula $\sin 120º$ i $\cos 120º$ raonant a partir de la simetria de la figura.

Resoldre

Més enllà de 360º: infinites solucions

Com que les raons trigonomètriques es repeteixen exactament igual cada volta completa, una equació com $\tan\ x = 1$ no té només les solucions de $[0º,360º)$: en té infinites, una cada $180º$ (per a sinus i cosinus, cada $360º$). Això s'anomena periodicitat, i és clau en qualsevol fenomen que gira o es repeteix, com la pala d'un aerogenerador.

Circumferència goniomètrica amb girs successius que mostra la repetició periòdica de les solucions en sumar voltes completes de 360º. 45º225º405º +180º+180º
Practica★★★Sense començar
Troba tots els angles $x$ de $[0º, 360º)$ que verifiquen $\tan x = 1$. Raona, amb la circumferència goniomètrica, quantes solucions tindria la mateixa equació en…
  • Troba tots els angles $x$ de $[0º, 360º)$ que verifiquen $\tan x = 1$.

  • Raona, amb la circumferència goniomètrica, quantes solucions tindria la mateixa equació en l'interval $[0º, 720º)$ i escriu-les totes.

Resoldre
Practica★★★Sense començar
Troba tots els angles $x$ de $[0º, 360º)$ que verifiquen $\sin^2 x = \frac{1}{4}$, raonant quantes solucions hi ha i a quins quadrants pertanyen.

Troba tots els angles $x$ de $[0º, 360º)$ que verifiquen $\sin^2 x = \frac{1}{4}$, raonant quantes solucions hi ha i a quins quadrants pertanyen.

Resoldre
Practica★★★Sense començar
La punta de la pala d'un aerogenerador descriu una circumferència de radi $1\ \text{m}$ (en unitats relatives) al voltant de l'eix del rotor. Si anomenem $\theta$…

La punta de la pala d'un aerogenerador descriu una circumferència de radi $1\ \text{m}$ (en unitats relatives) al voltant de l'eix del rotor. Si anomenem $\theta$ l'angle que forma la pala amb la horitzontal, mesurat en sentit antihorari, l'altura de la punta respecte al centre és $\sin \theta$ i el seu desplaçament horitzontal és $\cos \theta$.

  • Completa una taula amb l'altura i el desplaçament horitzontal de la punta per a $\theta = 0º,\ 90º,\ 180º$ i $270º$.

  • La pala gira $40$ vegades per minut. Al cap d'un temps, la punta està a una altura de $0,5\ \text{m}$ sobre el centre. Quins valors de $\theta$ entre $0º$ i $360º$ corresponen a aquesta altura?

  • I a una altura de $-0,5\ \text{m}$?

Resoldre

Demostrar identitats reduint pas a pas

Les fórmules de reducció ($180º-\alpha$, $180º+\alpha$, $360º-\alpha$...) no són només per calcular un valor numèric: també serveixen per demostrar que una expressió amb diversos angles relacionats és sempre igual a una altra de més senzilla, sigui quin sigui $\alpha$.

Circumferència goniomètrica que representa els angles alfa, 180º menys alfa i 180º més alfa per comparar-ne els signes i les simetries. α 180º−α 180º+α
Practica★★★Sense començar
Sabent que $\tan \alpha = -\frac{3}{4}$ i que $\alpha$ pertany al quart quadrant: Calcula el valor exacte de $\sin \alpha$ i de $\cos \alpha$. Calcula…

Sabent que $\tan \alpha = -\frac{3}{4}$ i que $\alpha$ pertany al quart quadrant:

  • Calcula el valor exacte de $\sin \alpha$ i de $\cos \alpha$.

  • Calcula $\sin(180º - \alpha)$.

  • Calcula $\cos(180º + \alpha)$.

Resoldre
Practica★★★Sense començar
Demostra que, per a qualsevol angle $\alpha$, es verifica: $$\sin(180º - \alpha)\cdot\cos(360º - \alpha) + \cos(180º + \alpha)\cdot\sin(180º + \alpha) = 2\cdot\sin…

Demostra que, per a qualsevol angle $\alpha$, es verifica:

$$\sin(180º - \alpha)\cdot\cos(360º - \alpha) + \cos(180º + \alpha)\cdot\sin(180º + \alpha) = 2\cdot\sin \alpha\cdot\cos \alpha$$

(Indicació: redueix primer cada raó al primer quadrant.)

Resoldre

Resum

Veure tots els exercicis d'aquest apartat