Volver a la portadaMatemáticas · 10.° grado del Bachillerato en Ciencias · Cambiar asignatura
Empezar gratis
10° grado · Matemáticas
Trigonometría · Trigonometría

Razones del ángulo doble

Un lanzador de jabalina en los Juegos Deportivos Nacionales sabe que el alcance depende de $\operatorname{sen}(2\theta)$, no de $\theta$ solo. Un techo de lámina en una bodega de San Pedro Sula puede tener el doble de inclinación que el techo vecino. En ambos casos aparece el ángulo doble. ¿Cómo se calculan sus razones sin sumar el ángulo consigo mismo cada vez? Lo resolveremos en este apartado.

De dónde salen las fórmulas

El ángulo doble es el caso particular $2\alpha = \alpha + \alpha$ de las fórmulas de la suma de ángulos: basta sustituir $\beta$ por $\alpha$.

Círculo unitario que representa un ángulo doble como la suma de dos ángulos alfa iguales en posición estándar. α 2α = α + α

El coseno del ángulo doble tiene tres formas equivalentes: use la que mejor combine con sus datos (solo $\cos\alpha$, solo $\operatorname{sen}\alpha$, o ambos).

Practica★☆☆Sin empezar
Simplifica la siguiente expresión trigonométrica a un único valor numérico exacto: $4\sin(15^\circ)\cos(15^\circ)$

Simplifica la siguiente expresión trigonométrica a un único valor numérico exacto:

$4\sin(15^\circ)\cos(15^\circ)$

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Sabiendo que $\cos(x) = 0.6$, determina el valor de $\cos(2x)$ utilizando exclusivamente la identidad que relaciona el coseno del ángulo doble con el coseno del ángulo…

Sabiendo que $\cos(x) = 0.6$, determina el valor de $\cos(2x)$ utilizando exclusivamente la identidad que relaciona el coseno del ángulo doble con el coseno del ángulo simple.

Resolver

Con una sola razón conocida

Si solo conoce $\operatorname{sen}\alpha$ o $\cos\alpha$ (y el cuadrante), halle la otra razón con la identidad fundamental $\operatorname{sen}^2\alpha+\cos^2\alpha=1$ y luego aplique la fórmula del ángulo doble. También puede apoyarse en un triángulo rectángulo.

Triángulo rectángulo de catetos 3 y 4 e hipotenusa 5 con el ángulo alfa en un vértice. α 3 4 5
Practica★☆☆Sin empezar
Sabiendo que $\sin(\alpha) = \frac{4}{5}$ y que $\alpha$ es un ángulo del primer cuadrante, calcula el valor exacto de $\sin(2\alpha)$.

Sabiendo que $\sin(\alpha) = \frac{4}{5}$ y que $\alpha$ es un ángulo del primer cuadrante, calcula el valor exacto de $\sin(2\alpha)$.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Dado que $\cos(\alpha) = -\frac{1}{3}$ y que $\alpha$ pertenece al segundo cuadrante, determina el valor exacto de $\cos(2\alpha)$.

Dado que $\cos(\alpha) = -\frac{1}{3}$ y que $\alpha$ pertenece al segundo cuadrante, determina el valor exacto de $\cos(2\alpha)$.

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Si $\tan(\alpha) = \frac{3}{2}$, calcula el valor de $\tan(2\alpha)$ expresando el resultado como una fracción irreducible.

Si $\tan(\alpha) = \frac{3}{2}$, calcula el valor de $\tan(2\alpha)$ expresando el resultado como una fracción irreducible.

Resolver

Simplificar expresiones

Muchas expresiones con un producto de seno y coseno, o con diferencias de cuadrados, son una fórmula del ángulo doble disfrazada. Reconocer el patrón ahorra la calculadora.

Esquema paso a paso de la simplificación de cuatro por seno de quince grados por coseno de quince grados hasta obtener uno. 4·sen(15°)·cos(15°) = 2·sen(30°) = 1

Demostrar identidades

Para demostrar una identidad, transforme un solo miembro (el más complicado) hasta llegar al otro. Sustituya el ángulo doble, factorice y simplifique. Con diferencias de cuadrados, use $a^2-b^2=(a-b)(a+b)$ y luego $\operatorname{sen}^2x+\cos^2x=1$.

Practica★☆☆Sin empezar
Calcula el valor exacto de la siguiente expresión sin utilizar la calculadora: $\cos^2\left(\frac{\pi}{8}\right) - \sin^2\left(\frac{\pi}{8}\right)$

Calcula el valor exacto de la siguiente expresión sin utilizar la calculadora:

$\cos^2\left(\frac{\pi}{8}\right) - \sin^2\left(\frac{\pi}{8}\right)$

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Escribe la siguiente expresión en función de una única razón trigonométrica del ángulo $x$, simplificando al máximo: $\frac{\sin(2x)}{2\sin(x)}$

Escribe la siguiente expresión en función de una única razón trigonométrica del ángulo $x$, simplificando al máximo:

$\frac{\sin(2x)}{2\sin(x)}$

Resolver
Practica★☆☆Sin empezar
Halla el valor exacto de la siguiente operación utilizando las identidades del ángulo doble: $\frac{2\tan(22.5^\circ)}{1 - \tan^2(22.5^\circ)}$

Halla el valor exacto de la siguiente operación utilizando las identidades del ángulo doble:

$\frac{2\tan(22.5^\circ)}{1 - \tan^2(22.5^\circ)}$

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Demuestra la siguiente identidad trigonométrica, transformando el primer miembro hasta obtener el segundo: $\frac{\sin(2x)}{1 + \cos(2x)} = \tan(x)$

Demuestra la siguiente identidad trigonométrica, transformando el primer miembro hasta obtener el segundo:

$\frac{\sin(2x)}{1 + \cos(2x)} = \tan(x)$

Resolver

Ecuaciones con el ángulo doble

Cuando una ecuación mezcla $\operatorname{sen}(2x)$ (o $\cos(2x)$) con razones de $x$ sin doblar, el primer paso es sustituir la fórmula del ángulo doble para dejar todo en función del mismo ángulo.

Círculo unitario con los ángulos solución de la ecuación: pi medios, tres pi medios, cuatro pi tercios y cinco pi tercios. π/2 3π/2 4π/3 5π/3
Practica★★☆Sin empezar
Resuelve la siguiente ecuación trigonométrica, encontrando todas las soluciones en el intervalo $[0, 2\pi)$: $\sin(2x) + \sqrt{3}\cos(x) = 0$

Resuelve la siguiente ecuación trigonométrica, encontrando todas las soluciones en el intervalo $[0, 2\pi)$:

$\sin(2x) + \sqrt{3}\cos(x) = 0$

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Resuelve la siguiente ecuación trigonométrica y da las soluciones en grados para el intervalo $[0^\circ, 360^\circ)$: $\cos(2x) - 3\sin(x) = 2$

Resuelve la siguiente ecuación trigonométrica y da las soluciones en grados para el intervalo $[0^\circ, 360^\circ)$:

$\cos(2x) - 3\sin(x) = 2$

Resolver

Aplicaciones

El ángulo doble aparece en el alcance de un proyectil, en techos que duplican una inclinación de referencia y en mecanismos articulados.

Perfil de dos techos de lámina donde el segundo tiene el doble de inclinación que el primero. α 2α techo 1 techo 2
Practica★★☆Sin empezar
En la construcción de una nave industrial, se han diseñado dos cubiertas contiguas. La primera cubierta tiene una inclinación $\alpha$ respecto a la horizontal tal que…

En la construcción de una nave industrial, se han diseñado dos cubiertas contiguas. La primera cubierta tiene una inclinación $\alpha$ respecto a la horizontal tal que $\tan(\alpha) = 0.4$. Por motivos de drenaje de agua, la segunda cubierta se ha diseñado con un ángulo de inclinación que es exactamente el doble que el de la primera, es decir, $2\alpha$. Calcula la pendiente exacta (tangente) de la segunda cubierta.

Resolver
Practica★★☆Sin empezar
En física, el alcance máximo $R$ de un proyectil lanzado sobre un terreno horizontal se modela mediante la fórmula $R = \frac{v_0^2 \sin(2\theta)}{g}$, donde $v_0$ es la…

En física, el alcance máximo $R$ de un proyectil lanzado sobre un terreno horizontal se modela mediante la fórmula $R = \frac{v_0^2 \sin(2\theta)}{g}$, donde $v_0$ es la velocidad inicial, $\theta$ es el ángulo de lanzamiento y $g \approx 10 \text{ m/s}^2$ es la aceleración de la gravedad. Si un cañón de pruebas dispara un proyectil con una velocidad inicial de $30 \text{ m/s}$ y se desea alcanzar un objetivo situado a $45 \text{ m}$ de distancia, halla los posibles ángulos de lanzamiento $\theta$ en grados.

Resolver
Practica★★★Sin empezar
La función de ingresos de una empresa por la venta de un producto estacional viene dada por la expresión $I(x) = 5\sin(x)\cos(x) - 2\sin^2(x) + 1$, donde $x$ es el…

La función de ingresos de una empresa por la venta de un producto estacional viene dada por la expresión $I(x) = 5\sin(x)\cos(x) - 2\sin^2(x) + 1$, donde $x$ es el tiempo en meses transcurrido ($x \ge 0$). Expresa $I(x)$ en función de $\sin(2x)$ y $\cos(2x)$, y determina el ingreso máximo que puede alcanzar la empresa.

Resolver

Vuelva al principio: el alcance del lanzamiento y la inclinación del techo dependen de $\operatorname{sen}(2\theta)$ y $\tan(2\alpha)$, que se calculan con las fórmulas de este apartado sin necesidad de sumar ángulos.

Resumen

Ver todos los ejercicios de este apartado