TRIGONOMETRÍA AVANZADA: IDENTIDADES Y FUNCIONES COMPLETAS
1. Medida de ángulos y repaso básico
1.1 Radianes vs. grados
- 180 ° = π rad → 1 rad ≈ 57.3 °.
- Conversión: grados → rad = grados × π / 180.
1.2 Razones trigonométricas en circunferencia unidad
Para cualquier ángulo t (positivo sentido antihorario):
- cos t = abscisa del punto (x).
- sin t = ordenada del punto (y).
- tan t = sin t / cos t (cos t ≠ 0).
2. Identidades fundamentales
| Nombre | Fórmula | Nota rápida |
|---|---|---|
| Pitagórica | sin² t + cos² t = 1 | base de todo |
| Tangente | tan t = sin t / cos t | relación catetos |
| Secante | 1 + tan² t = sec² t | divide la pitagórica entre cos² |
| Cosecante | 1 + cot² t = csc² t | divide pitagórica entre sin² |
(En textos a veces se usa sin² t por (sin t)^2.)
3. Identidades de ángulos notables
3.1 Suma y diferencia
| Fórmula | Ejemplo práctico |
|---|---|
| sin(a ± b) = sin a cos b ± cos a sin b | sin(75°) = sin(45+30) |
| cos(a ± b) = cos a cos b ∓ sin a sin b | cos(15°) = cos(45–30) |
| tan(a ± b) = (tan a ± tan b)/(1 ∓ tan a tan b) | tan(75°) |
3.2 Ángulo doble
| Razón | Expresión |
|---|---|
| sin 2a | 2 sin a cos a |
| cos 2a | cos² a – sin² a = 1 – 2 sin² a = 2 cos² a – 1 |
| tan 2a | 2 tan a / (1 – tan² a) |
3.3 Ángulo mitad
| Fórmula (signo según cuadrante) |
|---|
| sin(a/2) = ± √[(1 – cos a)/2] |
| cos(a/2) = ± √[(1 + cos a)/2] |
| tan(a/2) = ± √[(1 – cos a)/(1 + cos a)] = sin a / (1 + cos a) = (1 – cos a)/sin a |
4. Funciones trigonométricas completas
| Función | Periodo | Amplitud | Punto de partida (fase) |
|---|---|---|---|
| y = A sin(Bx + C) + D | 2π / B | A | |
| y = A cos(Bx + C) + D | 2π / B | A |
- A cambia la altura (estiramiento vertical).
- B controla cuántos ciclos caben en 2π.
- C traslada la onda horizontalmente.
- D sube/baja toda la gráfica.
5. Inversas: arcsen, arccos, arctan
| Función | Dominio | Rango estándar |
|---|---|---|
| arcsin x | –1 ≤ x ≤ 1 | –π/2 ≤ y ≤ π/2 |
| arccos x | –1 ≤ x ≤ 1 | 0 ≤ y ≤ π |
| arctan x | x ∈ ℝ | –π/2 < y < π/2 |
Propiedad: sin(arcsin x) = x ; arcsin(sin t) = t solo si t está en rango estándar.
6. Solución de ecuaciones trigonométricas
6.1 Tipo sin t = k
- Si |k| > 1 → sin solución.
- t = arcsin k + 2π n ó t = (π – arcsin k) + 2π n.
6.2 Tipo cos t = k
- t = ± arccos k + 2π n.
6.3 Tipo tan t = k
- t = arctan k + π n.
6.4 Ejemplo 2 sin(3x) = 1
→ sin(3x) = 0.5 → 3x = π/6 + 2πn ó 3x = 5π/6 + 2πn
→ x = π/18 + 2πn/3 ó x = 5π/18 + 2πn/3.
7. Aplicaciones y problemas
| Área | Ejemplo de uso |
|---|---|
| Física (ondas) | y = A sin(ωt + φ) describe sonido, luz, electricidad. |
| Ingeniería | Cálculo de ejes excéntricos y vibraciones. |
| Topografía | Triangulación para medir distancias inaccesibles. |
| AC corriente | i(t) = I_max sin(2πft). |
8. Errores frecuentes
| Error habitual | Recordatorio |
|---|---|
| Confundir radianes y grados | Calculadora en modo correcto (DEG / RAD). |
| Olvidar ± en raíz de ángulo mitad | Usa tabla de signos según cuadrante. |
| Usar identidad solo para 1er cuadrante | Dibuja círculo trigonométrico antes de firmar la respuesta. |
| Perder “+ k π” o “+ 2π n” al resolver | Siempre escribe “familia de soluciones”. |
