"Resolución de triángulos no rectángulos: ley de los senos y ley de los cosenos"
Emma y Marcus salen del mismo campamento en Yellowstone por dos senderos rectos que forman un ángulo de $70^\circ$. Emma camina 3 millas y Marcus camina 4 millas. ¿A qué distancia están uno del otro? No hay ningún ángulo recto, así que $\sin$, $\cos$ y $\tan$ por sí solos no bastan. Necesitas una herramienta para cualquier triángulo.
¿Qué ley uso?
Rotula todos los triángulos igual: vértices $A$, $B$, $C$, y cada lado con la letra minúscula del vértice opuesto (el lado $a$ es opuesto al ángulo $A$).
La ley con la que empiezas depende solo de lo que te dan.
Conoces…
Nombre
Empieza con
dos lados y el ángulo entre ellos
LAL
Ley de los cosenos (tercer lado)
los tres lados
LLL
Ley de los cosenos (un ángulo)
dos ángulos y cualquier lado
ALA o AAL
Ley de los senos
dos lados y un ángulo opuesto a uno de ellos
LLA
Ley de los senos (cuidado: ver el caso ambiguo)
Tres ángulos (AAA) no bastan: dan la forma, pero no el tamaño.
Practica★☆☆Sin empezar
En un triángulo $ABC$, se conocen los lados $a = 5$ pulgadas y $b = 8$ pulgadas, y el ángulo comprendido entre ellos $C = 60^\circ$. Calcula la longitud del lado $c$.
En un triángulo $ABC$, se conocen los lados $a = 5$ pulgadas y $b = 8$ pulgadas, y el ángulo comprendido entre ellos $C = 60^\circ$. Calcula la longitud del lado $c$.
Resolver un triángulo significa hallar sus tres lados y sus tres ángulos. Normalmente necesitas una ley para empezar y luego la otra (o el hecho de que los ángulos suman $180^\circ$) para terminar.
Practica★☆☆Sin empezar
En un triángulo $ABC$, los ángulos $A$ y $B$ miden $30^\circ$ y $105^\circ$ respectivamente. Si el lado opuesto al ángulo $A$ tiene una longitud de $a = 8$ pulgadas,…
En un triángulo $ABC$, los ángulos $A$ y $B$ miden $30^\circ$ y $105^\circ$ respectivamente. Si el lado opuesto al ángulo $A$ tiene una longitud de $a = 8$ pulgadas, halla la longitud del lado $c$ (opuesto al ángulo $C$).
En un triángulo isósceles, el lado desigual (la base) mide $12$ pies y los ángulos iguales miden $75^\circ$ cada uno. Determina la longitud de los lados iguales…
En un triángulo isósceles, el lado desigual (la base) mide $12$ pies y los ángulos iguales miden $75^\circ$ cada uno. Determina la longitud de los lados iguales utilizando el teorema del seno.
Cuando conoces dos lados y un ángulo opuesto a uno de ellos (LLA), puede haber ningún triángulo, uno o dos. La razón: el lado opuesto al ángulo conocido puede girar como una puerta y tocar la recta base en dos puntos.
Practica★☆☆Sin empezar
En un triángulo se conocen los siguientes datos: $a = 12$ pies, $b = 8$ pies y el ángulo $A = 120^\circ$. Calcula la medida del ángulo $B$.
En un triángulo se conocen los siguientes datos: $a = 12$ pies, $b = 8$ pies y el ángulo $A = 120^\circ$. Calcula la medida del ángulo $B$.
En el diseño de un brazo robótico articulado, el primer eslabón mide $40$ pulgadas y el segundo mide $35$ pulgadas. Si el ángulo que forma el primer eslabón con la base…
En el diseño de un brazo robótico articulado, el primer eslabón mide $40$ pulgadas y el segundo mide $35$ pulgadas. Si el ángulo que forma el primer eslabón con la base horizontal es de $50^\circ$ y el extremo del segundo eslabón toca exactamente la base horizontal, calcula las dos posibles distancias desde el origen del brazo hasta el punto de contacto en la base.
No necesitas la altura para hallar un área. Si conoces dos lados y el ángulo entre ellos, hay una fórmula directa. Si conoces los tres lados, está la fórmula de Herón.
Practica★☆☆Sin empezar
Halla el área de un triángulo $ABC$ del que conocemos los lados $b = 14$ pulgadas, $c = 20$ pulgadas y el ángulo que forman, $A = 60^\circ$.
Halla el área de un triángulo $ABC$ del que conocemos los lados $b = 14$ pulgadas, $c = 20$ pulgadas y el ángulo que forman, $A = 60^\circ$.
En un triángulo $ABC$, se sabe que el lado $a = 10$ pulgadas, el ángulo $B = 30^\circ$ y que el área total del triángulo es de $20\sqrt{3}$ pulgadas$^2$. Plantea un…
En un triángulo $ABC$, se sabe que el lado $a = 10$ pulgadas, el ángulo $B = 30^\circ$ y que el área total del triángulo es de $20\sqrt{3}$ pulgadas$^2$. Plantea un sistema para hallar el valor exacto de los lados $b$ y $c$, y averigua la medida de los ángulos $A$ y $C$.
Todo triángulo tiene un círculo circunscrito (pasa por los tres vértices, de radio $R$) y un círculo inscrito (tangente a los tres lados, de radio $r$).
Practica★☆☆Sin empezar
En un triángulo $ABC$, el lado $a$ mide $10$ pulgadas y el ángulo opuesto $A$ mide $45^\circ$. Calcula el radio $R$ de la circunferencia circunscrita a dicho triángulo.
En un triángulo $ABC$, el lado $a$ mide $10$ pulgadas y el ángulo opuesto $A$ mide $45^\circ$. Calcula el radio $R$ de la circunferencia circunscrita a dicho triángulo.
En un triángulo $ABC$ de lados $a=13$ pulgadas, $b=14$ pulgadas y $c=15$ pulgadas, se trazan la circunferencia circunscrita de radio $R$ y la circunferencia inscrita de…
En un triángulo $ABC$ de lados $a=13$ pulgadas, $b=14$ pulgadas y $c=15$ pulgadas, se trazan la circunferencia circunscrita de radio $R$ y la circunferencia inscrita de radio $r$. Calcula el área del triángulo utilizando la fórmula de Herón y, a partir de ella, obtén los valores exactos de $R$ y $r$.
Los problemas de navegación y topografía a menudo esconden un triángulo. Los lados son distancias, y los ángulos vienen de las direcciones.
Los relojes son otra fuente de triángulos: el minutero se mueve $6^\circ$ por minuto, y el horario se mueve $30^\circ$ por hora, es decir, $0.5^\circ$ por minuto. El horario avanza poco a poco; a las 8:20 no está exactamente sobre la marca de las 8.
Practica★★☆Sin empezar
Dos barcos salen simultáneamente de un puerto con rutas rectilíneas que forman entre sí un ángulo de $75^\circ$. El primer barco navega a una velocidad constante de $15$…
Dos barcos salen simultáneamente de un puerto con rutas rectilíneas que forman entre sí un ángulo de $75^\circ$. El primer barco navega a una velocidad constante de $15$ nudos y el segundo a $20$ nudos. Calcula la distancia en millas náuticas que separará a ambos barcos al cabo de $2$ horas de navegación.
Las manecillas de un reloj de pared miden $12$ pulgadas (el minutero) y $8$ pulgadas (la aguja horaria). Calcula la distancia exacta en pulgadas que separa las puntas de…
Las manecillas de un reloj de pared miden $12$ pulgadas (el minutero) y $8$ pulgadas (la aguja horaria). Calcula la distancia exacta en pulgadas que separa las puntas de ambas manecillas cuando el reloj marca exactamente las 10:10. Ten en cuenta el desplazamiento proporcional de la aguja horaria.
Dos aviones vuelan a la misma altitud. El avión 1 se encuentra en el punto $A$ y vuela hacia el norte a una velocidad constante de $800$ mph. El avión 2 se encuentra en…
Dos aviones vuelan a la misma altitud. El avión 1 se encuentra en el punto $A$ y vuela hacia el norte a una velocidad constante de $800$ mph. El avión 2 se encuentra en el punto $B$, situado a $200$ millas exactas al noreste ($45^\circ$ respecto al norte) del punto $A$. Si el avión 2 vuela hacia el oeste a una velocidad constante $v$ y ambos colisionan en un punto $C$, determina el valor de la velocidad $v$ y el tiempo que tardan en colisionar.
Para hallar la altura de algo que no puedes alcanzar (un tanque de agua, una turbina eólica, un dron), mide ángulos desde dos puntos del suelo. Las dos líneas de visión y el suelo forman un triángulo no rectángulo.
Practica★★☆Sin empezar
Para medir la altura $h$ de un aerogenerador, nos situamos en un punto $A$ en el suelo y medimos el ángulo de elevación hasta el punto más alto, obteniendo $40^\circ$.…
Para medir la altura $h$ de un aerogenerador, nos situamos en un punto $A$ en el suelo y medimos el ángulo de elevación hasta el punto más alto, obteniendo $40^\circ$. Avanzamos $30$ pies en línea recta hacia la base del aerogenerador hasta llegar a un punto $B$, desde donde el nuevo ángulo de elevación es de $55^\circ$. Calcula la altura del aerogenerador.
Un dron de vigilancia se encuentra en un punto $C$ observando un tramo recto de carretera delimitado por dos ciudades $A$ y $B$ que distan $5$ millas entre sí. Los…
Un dron de vigilancia se encuentra en un punto $C$ observando un tramo recto de carretera delimitado por dos ciudades $A$ y $B$ que distan $5$ millas entre sí. Los ángulos de depresión desde el dron hacia las ciudades son tales que en el triángulo formado, el ángulo en $A$ es de $35^\circ$ y el ángulo en $B$ es de $62^\circ$. Calcula la altitud a la que vuela el dron respecto a la carretera.
Un panel solar de $2$ pies de longitud se va a instalar sobre un techo plano que tiene una inclinación de $15^\circ$ respecto a la horizontal. Para maximizar su…
Un panel solar de $2$ pies de longitud se va a instalar sobre un techo plano que tiene una inclinación de $15^\circ$ respecto a la horizontal. Para maximizar su rendimiento, el panel debe formar un ángulo de $35^\circ$ con respecto a la horizontal. Calcula la longitud $x$ del soporte vertical que debe colocarse en el extremo superior del panel para unirlo con el techo.
Cualquier polígono se puede dividir con diagonales en triángulos. Resuelve cada triángulo con las leyes anteriores y suma las áreas.
Paralelogramos y polígonos regulares
En un paralelogramo, los ángulos adyacentes suman $180^\circ$. Dos lados adyacentes y el ángulo comprendido dan una diagonal con la ley de los cosenos. La diagonal opuesta al ángulo obtuso es la más larga.
Para un polígono regular de $n$ lados inscrito en un círculo de radio $R$, el centro y dos vértices adyacentes forman un triángulo isósceles con ángulo en el vértice de $\dfrac{360^\circ}{n}$ y dos lados de longitud $R$. Entonces: lado $s^2 = 2R^2 - 2R^2\cos\dfrac{360^\circ}{n}$ y área $= n\cdot\tfrac12 R^2\sin\dfrac{360^\circ}{n}$.
Practica★☆☆Sin empezar
Los lados adyacentes de un paralelogramo miden $6$ pulgadas y $10$ pulgadas, y forman un ángulo obtuso de $120^\circ$. Calcula la longitud de la diagonal mayor del…
Los lados adyacentes de un paralelogramo miden $6$ pulgadas y $10$ pulgadas, y forman un ángulo obtuso de $120^\circ$. Calcula la longitud de la diagonal mayor del paralelogramo.
Un terreno agrícola tiene forma de cuadrilátero $ABCD$. Las medidas de sus lados son $AB = 50$ pies, $BC = 40$ pies, $CD = 30$ pies y $DA = 60$ pies. Sabiendo que el…
Un terreno agrícola tiene forma de cuadrilátero $ABCD$. Las medidas de sus lados son $AB = 50$ pies, $BC = 40$ pies, $CD = 30$ pies y $DA = 60$ pies. Sabiendo que el ángulo en el vértice $B$ es de $70^\circ$, calcula el área total del terreno dividiéndolo en dos triángulos.
Un heptágono regular (polígono de $7$ lados iguales) está inscrito en una circunferencia de $10$ pulgadas de radio. Utilizando el teorema del coseno y/o del seno en los…
Un heptágono regular (polígono de $7$ lados iguales) está inscrito en una circunferencia de $10$ pulgadas de radio. Utilizando el teorema del coseno y/o del seno en los triángulos centrales, calcula el perímetro y el área de dicho heptágono.
Dos fuerzas que tiran del mismo objeto se suman como vectores: la resultante es la diagonal del paralelogramo construido sobre las dos fuerzas. Esa diagonal es el tercer lado de un triángulo, así que las leyes se aplican.
Practica★★☆Sin empezar
Dos remolcadores tiran de una barcaza mediante dos cables que forman entre sí un ángulo de $45^\circ$. Si las tensiones ejercidas por los cables son de $4500$ N y $6000$…
Dos remolcadores tiran de una barcaza mediante dos cables que forman entre sí un ángulo de $45^\circ$. Si las tensiones ejercidas por los cables son de $4500$ N y $6000$ N, halla la magnitud de la fuerza resultante y el ángulo que forma dicha resultante con el cable que ejerce la fuerza de $6000$ N.
A veces un lado es una expresión algebraica. Entonces la ley de los cosenos se convierte en una ecuación que resuelves con las herramientas de Matemáticas Integradas III. Comprueba siempre que tu respuesta haga positivas las longitudes.
La fórmula de la proyección
En cualquier triángulo $ABC$, $a = b\cos C + c\cos B$. La ley de los cosenos también nos permite demostrar la fórmula de la suma para el seno.
Practica★★★Sin empezar
Los lados de un triángulo vienen dados por las expresiones $x$, $x+2$ y $x+4$ pulgadas. Sabiendo que el ángulo de mayor amplitud del triángulo mide $120^\circ$, plantea…
Los lados de un triángulo vienen dados por las expresiones $x$, $x+2$ y $x+4$ pulgadas. Sabiendo que el ángulo de mayor amplitud del triángulo mide $120^\circ$, plantea la ecuación correspondiente, halla el valor exacto de $x$ y calcula el perímetro del triángulo.
Demuestra geométricamente o mediante el uso de los teoremas trigonométricos (Seno y Coseno) que en cualquier triángulo $ABC$ se cumple la relación de proyecciones:…
Demuestra geométricamente o mediante el uso de los teoremas trigonométricos (Seno y Coseno) que en cualquier triángulo $ABC$ se cumple la relación de proyecciones: $a = b \cos C + c \cos B$. A continuación, utiliza esta identidad junto con el teorema del seno para demostrar la fórmula del seno de la suma de dos ángulos: $\sin(B+C) = \sin B \cos C + \cos B \sin C$.
Dos técnicas de desafío muestran lo poderosas que son las leyes: hallar la longitud de una bisectriz y aplanar una figura en 3-D hasta convertirla en un triángulo.
Longitud de una bisectriz
El ángulo diedro de una pirámide
El ángulo diedro entre dos caras es el ángulo entre ellas medido en un plano perpendicular a su arista común. Para usarlo, halla ese plano y busca un triángulo.
Practica★★★Sin empezar
Dado el triángulo $ABC$ con lados $a = 7$ pulgadas, $b = 5$ pulgadas y $c = 8$ pulgadas. Se traza la bisectriz interior del ángulo $C$, que corta al lado $AB$ en el…
Dado el triángulo $ABC$ con lados $a = 7$ pulgadas, $b = 5$ pulgadas y $c = 8$ pulgadas. Se traza la bisectriz interior del ángulo $C$, que corta al lado $AB$ en el punto $D$. Aplicando el teorema del coseno para hallar el ángulo $C$ y utilizando las propiedades de las áreas o el teorema del seno, calcula la longitud exacta del segmento bisectriz $CD$ (denotado como $x$).
Una pirámide regular de base cuadrada tiene un lado de la base de $100$ pies. Sabiendo que el ángulo diedro que forman dos caras triangulares adyacentes es de…
Una pirámide regular de base cuadrada tiene un lado de la base de $100$ pies. Sabiendo que el ángulo diedro que forman dos caras triangulares adyacentes es de $105^\circ$, plantea la geometría de la sección transversal adecuada y calcula la altura total de la pirámide.
Volvamos al inicio: Emma y Marcus tienen dos lados (3 mi y 4 mi) y el ángulo entre ellos ($70^\circ$), que es LAL, así que $d^2 = 3^2 + 4^2 - 2\cdot 3\cdot 4\cos 70^\circ \approx 16.79$ y $d \approx 4.1$ mi.
Resumen
¡A practicar! 8 ejercicios de nivel medio en este apartado