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Trigonometría · Trigonometría

Ley de los cosenos

Te conviene dominar: Teorema de Pitágoras (4° de secundaria (segundo ciclo, modalidad académica))

Wilkin quiere saber qué distancia hay entre dos puntos de la orilla del lago Enriquillo, pero no puede cruzar el agua. Desde donde está parado mide la distancia a cada punto y el ángulo que forman las dos visuales. ¿Cómo calcula la distancia que le falta? La ley de los senos no sirve, porque no tiene ningún lado con su ángulo opuesto. Para eso está la ley de los cosenos: una versión del teorema de Pitágoras que funciona en cualquier triángulo.

Una generalización de Pitágoras

Si el ángulo $C$ es de $90^\circ$, entonces $\cos C=0$ y la fórmula se convierte exactamente en el teorema de Pitágoras. La ley de los cosenos añade un término de corrección cuando el ángulo no es recto.

Triángulo ABC con lados a, b, c y el ángulo C frente al lado c, para formular la ley de los cosenos. A B C c b a
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En un triángulo $ABC$, se conocen los lados $b=5$ cm, $c=8$ cm y el ángulo comprendido $A=60^\circ$. Calcula la longitud del lado $a$.

En un triángulo $ABC$, se conocen los lados $b=5$ cm, $c=8$ cm y el ángulo comprendido $A=60^\circ$. Calcula la longitud del lado $a$.

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En un triángulo $ABC$, los lados miden $a=10$ cm, $b=12$ cm y el ángulo comprendido es $C=45^\circ$. Plantea el teorema del coseno para calcular el valor exacto del lado…

En un triángulo $ABC$, los lados miden $a=10$ cm, $b=12$ cm y el ángulo comprendido es $C=45^\circ$. Plantea el teorema del coseno para calcular el valor exacto del lado $c$.

C B A a = 10 b = 12 c = ? 45°
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Hallar un lado: dos lados y el ángulo comprendido

Si conoces dos lados y el ángulo que forman, el tercer lado sale sustituyendo directamente en la fórmula.

Paralelogramo de lados 4 y 6 centímetros con ángulo obtuso de 120 grados y su diagonal mayor, opuesta a ese ángulo. 120° 4 6 d
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Un paralelogramo tiene dos lados adyacentes que miden 4 cm y 6 cm. Si el ángulo comprendido entre ellos es de $120^\circ$, calcula la longitud de la diagonal mayor.

Un paralelogramo tiene dos lados adyacentes que miden 4 cm y 6 cm. Si el ángulo comprendido entre ellos es de $120^\circ$, calcula la longitud de la diagonal mayor.

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Calcula la distancia entre dos puntos inaccesibles $A$ y $B$, sabiendo que desde un punto de observación $C$ se han medido las distancias $CA = 15$ m y $CB = 20$ m, y el…

Calcula la distancia entre dos puntos inaccesibles $A$ y $B$, sabiendo que desde un punto de observación $C$ se han medido las distancias $CA = 15$ m y $CB = 20$ m, y el ángulo visual $ACB$ es de $40^\circ$.

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Hallar un ángulo: los tres lados

Si conoces los tres lados, despeja el coseno del ángulo que buscas. El signo te dice si el ángulo es agudo (coseno positivo) u obtuso (coseno negativo).

Triángulo de lados 3, 5 y 7 centímetros con el ángulo incógnita C opuesto al lado mayor. 7 3 5 C = ?
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En un triángulo $ABC$, las longitudes de los lados son $a=3$ cm, $b=5$ cm y $c=7$ cm. Calcula la amplitud del ángulo $C$.

En un triángulo $ABC$, las longitudes de los lados son $a=3$ cm, $b=5$ cm y $c=7$ cm. Calcula la amplitud del ángulo $C$.

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Practica★☆☆Sin empezar
Determina la medida del ángulo $B$ en un triángulo cuyos lados son $a=7$ cm, $b=8$ cm y $c=9$ cm.

Determina la medida del ángulo $B$ en un triángulo cuyos lados son $a=7$ cm, $b=8$ cm y $c=9$ cm.

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Practica★☆☆Sin empezar
Determina el mayor ángulo de un triángulo cuyos lados miden 4 cm, 5 cm y 6 cm.

Determina el mayor ángulo de un triángulo cuyos lados miden 4 cm, 5 cm y 6 cm.

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Distancias inaccesibles y fuerzas

La ley de los cosenos sirve cuando dos distancias y el ángulo entre ellas se pueden medir, pero la que buscas no: topografía, navegación o composición de fuerzas.

Desde un punto C se miden dos distancias y el ángulo entre ellas para hallar la distancia inaccesible entre A y B. 40° A B C 15 m 20 m AB = ?
Practica★★☆Sin empezar
Para medir la distancia a través de un lago entre los puntos $A$ y $B$, un topógrafo se sitúa en el punto $C$. Mide las distancias $CA = 125.5$ m y $CB = 180.2$ m, y el…

Para medir la distancia a través de un lago entre los puntos $A$ y $B$, un topógrafo se sitúa en el punto $C$. Mide las distancias $CA = 125.5$ m y $CB = 180.2$ m, y el ángulo $ACB = 75^\circ$. Calcula la distancia $AB$.

C B A 180.2 m 125.5 m d = ? 75°
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Practica★★☆Sin empezar
Una cercha de techo triangular tiene lados de 5 m, 7 m y 9 m. Calcula el ángulo opuesto al lado más largo.

Una cercha de techo triangular tiene lados de 5 m, 7 m y 9 m. Calcula el ángulo opuesto al lado más largo.

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En un triángulo, las longitudes de los lados son $x$, $x+2$ y $x+4$. Si el mayor de los ángulos mide $120^\circ$, plantea la ecuación correspondiente, determina el valor…

En un triángulo, las longitudes de los lados son $x$, $x+2$ y $x+4$. Si el mayor de los ángulos mide $120^\circ$, plantea la ecuación correspondiente, determina el valor de $x$ y las longitudes exactas de los tres lados.

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Navegación: rumbos y distancia entre dos vehículos

En navegación marítima y aérea la dirección se da con un rumbo: el ángulo que forma la trayectoria con el norte, medido desde el norte en el sentido de las agujas del reloj. Se escribe con tres cifras. Rumbo $090^\circ$ es hacia el este, $180^\circ$ hacia el sur y $270^\circ$ hacia el oeste.

Si dos vehículos salen del mismo punto, el ángulo entre sus trayectorias es la diferencia de sus rumbos. Ese ángulo queda comprendido entre los dos recorridos, así que se puede usar la ley de los cosenos. Primero hay que hallar cada recorrido: distancia = velocidad $\times$ tiempo.

Dos trayectorias que salen de un mismo punto con rumbos 030 y 100 grados medidos desde el norte; el ángulo entre ellas es 70 grados. N 70° rumbo 030° rumbo 100° salida
Practica★★☆Sin empezar
Dos aviones salen de un mismo aeropuerto al mismo tiempo. El avión A vuela a $800$ km/h con un rumbo de $040^\circ$ y el avión B vuela a $650$ km/h con un rumbo de…

Dos aviones salen de un mismo aeropuerto al mismo tiempo. El avión A vuela a $800$ km/h con un rumbo de $040^\circ$ y el avión B vuela a $650$ km/h con un rumbo de $115^\circ$. ¿Qué distancia en línea recta los separa después de 1.5 horas de vuelo?

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La mediana de un triángulo

La mediana $m_a$ es el segmento que va del vértice $A$ al punto medio $M$ del lado opuesto $a$. No es un lado del triángulo $ABC$, pero sí es lado del triángulo $ABM$, y ahí la ley de los cosenos funciona: conoces $AB=c$, $BM=\frac a2$ y el ángulo $B$, que es el mismo que el del triángulo grande.

Triángulo ABC con la mediana trazada desde A hasta el punto medio M del lado BC. A B C M m c b
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En un triángulo $ABC$, los lados miden $a=8$ cm, $b=10$ cm y $c=12$ cm. Calcula la longitud exacta de la mediana $m_a$ trazada desde el vértice $A$ hasta el punto medio…

En un triángulo $ABC$, los lados miden $a=8$ cm, $b=10$ cm y $c=12$ cm. Calcula la longitud exacta de la mediana $m_a$ trazada desde el vértice $A$ hasta el punto medio del lado $a$.

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Cuadriláteros inscritos

Un cuadrilátero inscrito (o cíclico) tiene sus cuatro vértices sobre una circunferencia. Para estas figuras se cumple una propiedad: los ángulos opuestos son suplementarios, es decir, suman $180^\circ$.

Cuadrilátero ABCD inscrito en una circunferencia con la diagonal AC que lo divide en los triángulos ABC y ADC. A B C D AC

Si $B+D=180^\circ$, entonces $\cos D=-\cos B$. Esto permite escribir la diagonal $AC$ de dos maneras, una por cada triángulo, e igualarlas.

Practica★★★Sin empezar
Un cuadrilátero inscriptible (cíclico) $ABCD$ tiene lados de longitudes $AB=3$ cm, $BC=4$ cm, $CD=5$ cm y $DA=6$ cm. Teniendo en cuenta las propiedades de los ángulos…

Un cuadrilátero inscriptible (cíclico) $ABCD$ tiene lados de longitudes $AB=3$ cm, $BC=4$ cm, $CD=5$ cm y $DA=6$ cm. Teniendo en cuenta las propiedades de los ángulos opuestos en un cuadrilátero cíclico, plantea un sistema utilizando el teorema del coseno en los triángulos $ABC$ y $ADC$ para calcular la longitud exacta de la diagonal $AC$.

A B C D 3 4 5 6 x = ?
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Resumen

Vuelve al principio: Wilkin mide $CA$, $CB$ y el ángulo $ACB$ y aplica $AB^2=CA^2+CB^2-2\cdot CA\cdot CB\cos C$ para obtener la distancia a través del lago.

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