Tema 2 · Trigonometría y geometría

Razones trigonométricas, ángulos notables, identidades fundamentales, teoremas del seno y del coseno, y vectores en el plano (módulo, producto escalar y ángulo).

1. Razones trigonométricas

En un triángulo rectángulo con ángulo α: sen α = opuesto/hipotenusa; cos α = contiguo/hipotenusa; tg α = sen α/cos α = opuesto/contiguo.
Ángulos notables (grados → sen, cos, tg):
  • 0°: 0, 1, 0
  • 30°: 1/2, √3/2, √3/3
  • 45°: √2/2, √2/2, 1
  • 60°: √3/2, 1/2, √3
  • 90°: 1, 0, no def.

2. Identidades fundamentales

Pitagórica: sen²α + cos²α = 1; 1 + tg²α = sec²α; 1 + cotg²α = csc²α.
Conversión grados↔radianes: 180° = π rad. Radianes = grados · π/180.

3. Teoremas del seno y del coseno

Teorema del seno: a/sen A = b/sen B = c/sen C = 2R (R = radio circunferencia circunscrita).
Teorema del coseno: a² = b² + c² − 2bc·cos A (y simétricas). Generaliza el teorema de Pitágoras (si A = 90°, cos A = 0).

4. Vectores en el plano

Módulo: |v⃗| = √(x² + y²) si v⃗ = (x,y).
Producto escalar: u⃗·v⃗ = x1x2 + y1y2 = |u⃗||v⃗|·cos α. Dos vectores son perpendiculares si u⃗·v⃗ = 0.

Problemas resueltos paso a paso

1. Seno de 30°

Valor de sen 30° (en decimal).
1
Recuerda que sen 30° = 1/2.
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sen 30° = 1/2 = 0.5.

2. Coseno de 60°

Valor de cos 60°.
1
cos 60° = 1/2.
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cos 60° = 1/2 = 0.5.

3. Tangente de 45°

Valor de tg 45°.
1
Como sen 45° = cos 45°: tg 45° = 1.
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tg 45° = sen 45°/cos 45° = (√2/2)/(√2/2) = 1.

4. Razones en triángulo rectángulo

En un triángulo rectángulo, el cateto opuesto al ángulo α mide 3 y la hipotenusa 5. Calcula sen α.
1
sen α = 3/5.
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sen α = opuesto/hipotenusa = 3/5 = 0.6.

5. Otro cateto por Pitágoras

Hipotenusa 5, un cateto 3. Otro cateto.
1
Aplica Pitágoras: c = √(5²−3²).
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c = √(25−9) = √16 = 4.

6. Identidad pitagórica

Si sen α = 0.6 (en el primer cuadrante), calcula cos α.
1
cos α = √(1−sen²α) = √(1−0.36).
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cos α = √(1 − 0.6²) = √0.64 = 0.8.

7. Grados a radianes

Pasa 90° a radianes (en múltiplos de π, da el coeficiente).
1
90° = 90·π/180 = π/2 ⇒ coeficiente 0.5.
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Radianes = 90·π/180 = π/2 ≈ 1.5708. Coeficiente de π = 0.5.

8. Radianes a grados

Pasa π/3 rad a grados.
1
π/3 · 180/π = 60.
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(π/3)·(180/π) = 60°.

9. Teorema del seno

En un triángulo: A = 30°, a = 4, B = 60°. Calcula b.
1
b = a · sen B / sen A = 4 · (√3/2) / (1/2).
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b = 4·sen 60°/sen 30° = 4·(√3/2)/(1/2) = 4√3 ≈ 6.928.

10. Teorema del coseno

En un triángulo con b = 5, c = 7 y A = 60°, calcula a² (resultado entero).
1
a² = 5² + 7² − 2·5·7·cos 60° = 25+49−35.
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a² = 25 + 49 − 2·5·7·(1/2) = 74 − 35 = 39.

11. Módulo de un vector

Calcula |v⃗| si v⃗ = (3, 4).
1
|v⃗| = √(3²+4²).
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|v⃗| = √(9+16) = √25 = 5.

12. Producto escalar

Calcula u⃗·v⃗ con u⃗ = (2, 3) y v⃗ = (4, −1).
1
u⃗·v⃗ = 2·4 + 3·(−1).
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u⃗·v⃗ = 8 − 3 = 5.

13. Vectores perpendiculares

Si u⃗ = (2, k) y v⃗ = (3, −6) son perpendiculares, calcula k.
1
u⃗·v⃗ = 0 ⇒ 6 − 6k = 0 ⇒ k = 1.
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u⃗·v⃗ = 6 − 6k = 0 ⇒ k = 1.

14. Ángulo entre vectores

Calcula cos α entre u⃗ = (1, 0) y v⃗ = (1, 1) (decimal).
1
cos α = u⃗·v⃗ / (|u⃗|·|v⃗|) = 1/√2.
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cos α = (1·1+0·1)/(1·√2) = 1/√2 ≈ 0.7071.

15. Área triángulo con dos lados y ángulo

Área del triángulo con a = 6, b = 8, C = 30°.
1
Área = (1/2)·a·b·sen C = (1/2)·6·8·0.5.
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S = (1/2)·6·8·sen 30° = (1/2)·48·0.5 = 12.

Test de autoevaluación

Indica el valor de sen 90°.

¿Cuántos radianes son 180°?

Dos vectores son perpendiculares si su producto escalar es:

Teorema del coseno: a² = b² + c² − 2bc·cos A. ¿Qué teorema clásico es un caso particular?

El módulo de v⃗ = (5, 12) vale:

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