Cálculo del ángulo a partir de sus razones trigonométricas

El problema inverso al de calcular las razones trigonométricas de un ángulo conocido, consiste en determinar el valor de dicho ángulo a partir de sus razones trigonométricas.

La resolución de este problema, que tradicionalmente se llevaba a cabo mediante el empleo de las tablas trigonométricas, se ve hoy facilitado por el hecho de que muchas de las modernas calculadoras electrónicas de bolsillo incorporan combinaciones de teclas que permiten obtener el valor del ángulo conocido el seno, el coseno o la tangente del mismo. La denominación tradicional con la que se hace referencia a la medida del ángulo correspondiente al valor de una determinada razón trigonométrica, que se supone conocida, utiliza el término “arco” en lugar de ángulo; es decir, que para cada una de las razones trigonométricas se habla, respectivamente, de arco seno (arc sen), arco coseno (arc cos), arco tangente (arc tg), arco cotangente (arc cotg), arco secante (arc sec) y arco cosecante (arc cosec).

Ejemplo:

a = senα

α = arc sen a

Es decir, si a es el valor numérico del seno de α, es el arco (o el ángulo) que corresponde al valor a del seno.

Observaciones

Arco seno. Como -1 senα 1, arc sen sólo está definido para valores comprendidos entre -1 y 1. Como senα = sen (180º – α), si a = senα , α = arc sen a, pero también 180º – α = arc sen a.
Arco coseno. El arco coseno sólo está definido para valores comprendidos entre -1 y 1. Como cosα = cos (-α) si a = cosα, se tiene α= arc cos a y -α = arc cos a.
Arco tangente. Como tgα = tg (180º + α), si a = tgα , α = arc tg a y 180º + α = arc tg a.

¿Cómo debe interpretarse el valor de la tangente de un ángulo recto?

La tangente de un ángulo resulta de dividir su seno entre su coseno. Si el ángulo mide 90º, la división anterior es 1/0=. Físicamente ninguna magnitud es igual a infinito, así que en cada caso deberá interpretarse el resultado de forma coherente. Por ejemplo, si la pendiente de una rampa fuera infinito debería entenderse que está dispuesta de forma vertical, de modo que todo movimiento sobre ella tiene una componente horizontal nula.

Inclinación

Si la pendiente de una recta es el ángulo que forma dicha recta con el plano horizontal, se define la inclinación como el ángulo entre ésta y el plano vertical de referencia. Si bien el plano horizontal es conocido, aquel que tiene todos sus puntos a la misma altura, los planos verticales pueden ser infinitos, ya que un plano es vertical cuando corta perpendicularmente al horizontal. Por eso es necesario referirse a uno determinado, que puede ser Norte-Sur, la dirección de una calle, etc.

Aplicaciones de la función lineal

Las funciones matemáticas pueden tener variadas aplicaciones: en economía, ciencias, problemas cotidianos, entre otros. La función lineal en particular se utiliza cuando intervienen dos magnitudes cuya proporcionalidad es directa.

Las funciones lineales se representan mediante una recta.

Las funciones lineales también son denominadas funciones de proporcionalidad directa, se representan gráficamente mediante rectas que permiten observar la relación entre una variable y la otra.

Proporcionalidad directa

Para identificar si dos magnitudes son directamente proporcionales se deben tener en cuenta dos condiciones:

  • Si una magnitud aumenta, la otra también lo hace. Asimismo si una magnitud disminuye de igual modo la otra.
  • El cociente entre las dos magnitudes es siempre el mismo y se denomina constante de proporcionalidad (m).

Ejemplo:

En una fotocopiadora el precio por cada fotocopia es de 0,50 centavos. ¿Cuál es el precio de 16 fotocopias?

Veamos que se cumplan las dos condiciones antedichas:

  • A más fotocopias, más dinero se deberá abonar.

Para calcular el dinero a abonar por 16 fotocopias, se puede utilizar la siguiente proporción:

De donde se obtiene:

Por lo tanto, 16 fotocopias costarán $8.

Cumpliéndose que a más fotocopias, más dinero a pagar.

  • El cociente de ambas razones es el mismo.

La constante de proporcionalidad es igual a 2, m=2.[NG1]

Función lineal

Una función lineal, es una expresión matemática definida por una relación de proporcionalidad directa entre dos magnitudes x e y. Se puede expresar mediante la expresión:

El valor de y dependerá del que le demos a x, m es la constante. Ejemplo:

Por ello a x se la denomina variable independiente y a y variable dependiente.

Con los resultados se obtienen puntos que pueden ser representados en un eje cartesiano:

Gráfica:

Con dos puntos pertenecientes a la función lineal puede obtenerse la gráfica de la recta.

Ecuación explícita de la recta

En el ejemplo anterior, la recta pasa por el punto (0; 0) que es la intersección de los dos ejes: el eje horizontal x (eje de las abscisas) y el eje vertical y (eje de las ordenadas).

Para expresar cualquier tipo de recta, que pase o no por el origen, se utiliza la ecuación explícita de la recta:

y: variable dependiente.

x: variable independiente.

m: pendiente.

b: ordenada al origen.

En dicha ecuación, b, indica por donde corta al eje y la función:

La recta corta al eje y en 1, porque b=1.

EJERCICIO DE APLICACIÓN

Si la bajada de bandera de un taxi es de $10 y cada kilómetro (km) recorrido cuesta $3. ¿Cuánto se abonará por viajar una distancia de 5 km en taxi?

Datos:

b= 10 b es el valor fijo.

m=3 el valor que acompaña a la variable independiente x es la pendiente.

El taxímetro es un dispositivo que calcula automáticamente el resultado de una función lineal que permite conocer el costo de un viaje en taxi.

Por lo tanto, y =3x + 10 es la función lineal que se aplica al problema planteado. x: kilómetros recorridos.

x = kilómetros recorridos.

y = precio a pagar.

Como se desea viajar 5 km:

x = 5 km

Reemplazando en la fórmula obtenemos:

Rta.: Se abonarán $25 por un viaje de 5 km de distancia.

Del mismo modo se podrán realizar cálculos para distintas distancias, abonando más dinero a mayor distancia recorrida y menos si el viaje ser realiza en menor cantidad de kilómetros.

¿Sabías qué...?
La función lineal es una función polinómica de primer grado, es decir, el mayor exponente de las x es 1.

La función puede graficarse, teniendo en cuenta en este caso que no podemos tener valores negativos de x, porque desde que nos subimos al taxi se debe abonar un mínimo, denominado comúnmente bajada de bandera.

Esta es una de las tantas aplicaciones posibles para una función lineal. Es importante aprender esta función para comprender todas las demás.