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LLL - tres lados
Qué conoces: Las tres longitudes de lado: a, b y c.
Método: c2 = a2 + b2 − 2ab cos C
Ejemplo resuelto: a = 3, b = 4, c = 5 produce un triángulo rectángulo.
Abrir este caso: LLLLecciones Interactivas de Matemáticas y Ciencias (ノ◕ヮ◕)ノ*:・゚✧
Teoría de triángulos — Caso por caso
Empieza por los valores marcados como conocidos. Su patrón—no el aspecto del triángulo—determina el método. Hace falta al menos un lado conocido.
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Qué conoces: Las tres longitudes de lado: a, b y c.
Método: c2 = a2 + b2 − 2ab cos C
Ejemplo resuelto: a = 3, b = 4, c = 5 produce un triángulo rectángulo.
Abrir este caso: LLL02
Qué conoces: Dos lados y el ángulo comprendido entre ellos.
Método: c2 = a2 + b2 − 2ab cos C
Ejemplo resuelto: a = 7, b = 5, C = 60° fija el lado opuesto c.
Abrir este caso: LAL03
Qué conoces: Dos ángulos y cualquier lado (ALA o AAL).
Método: C = 180° − A − B; a / sin A = c / sin C
Ejemplo resuelto: A = 40°, B = 75°, c = 8 da primero C = 65°.
Abrir este caso: ALA04
Qué conoces: Dos lados y un ángulo no comprendido, opuesto a uno de ellos.
Método: sin B = b sin A / a; B′ = 180° − B
Ejemplo resuelto: a = 7, b = 9, A = 40° crea dos triángulos válidos.
Abrir este caso: LLA ambiguo05
Qué conoces: Los tres ángulos, pero ninguna longitud.
Método: A + B + C = 180° ⇒ ∞ △
Ejemplo resuelto: 30°, 60°, 90° describe infinitos triángulos de tamaños distintos.
AAA necesita un lado — abrir ALA/AALEl triángulo 3-4-5 tiene un ángulo recto, y a nadie hay que decirle en qué vértice está. Resuélvelo a partir únicamente de los tres lados y halla después las dos circunferencias ocultas en él. Este es el caso LLL.
Con tres lados y ningún ángulo, la única vía para empezar es el teorema del coseno, despejado para obtener el coseno del ángulo opuesto al lado que se deja a la izquierda.
Se repite el proceso para el segundo ángulo. Nada aquí es aún una aproximación: 0,8 y 0,6 son exactos, y los decimales solo aparecen al tomar el arcocoseno.
El tercer ángulo se obtiene directamente a partir de la suma de los ángulos. Si aun así se aplica el teorema del coseno, el numerador es 9 + 16 − 25 = 0, por lo que el coseno es exactamente cero: este triángulo es rectángulo porque resulta que 3² + 4² es igual a 5², y por ninguna otra razón.
La fórmula de Herón solo necesita el perímetro y los tres lados. Devuelve 6, que también es ½ × 3 × 4; ambas fórmulas deben coincidir, y aquí se puede comprobar cómo lo hacen.
Dos radios que el panel no menciona jamás. En un triángulo rectángulo, la hipotenusa es el diámetro de la circunferencia circunscrita, de modo que R = 2,5. La circunferencia inscrita tiene r = (a + b − c)/2 = 1, y el área es igual a r × s, que vuelve a ser 6.
Respuesta
La herramienta muestra A = 36,8699°, B = 53,1301°, C = 90° y un perímetro de 12. El paso 3 es el que conviene recordar: Pitágoras no es un teorema independiente situado junto al teorema del coseno, sino el teorema del coseno evaluado a 90°, donde el término −2ab·cos C se anula. Todo aquello por lo que el ángulo recto es célebre procede de que ese único término se hace cero, razón por la cual el teorema del coseno funciona en cualquier triángulo y el de Pitágoras funciona en un solo tipo.
Dos lados de 7 y 5 con un ángulo de 60° entre ellos. Halle el tercer lado y ambos ángulos restantes, y obtenga el segundo ángulo mediante el teorema del coseno en lugar del teorema del seno, de forma deliberada. Este es el caso LAL.
El ángulo conocido se encuentra entre los dos lados conocidos, que es exactamente la disposición para la que está concebido el teorema del coseno: devuelve el lado opuesto a dicho ángulo.
A 60°, el coseno es exactamente ½, de modo que todo el término −2ab·cos C se reduce a −ab y la expresión se convierte en a² + b² − ab. Es una forma útil de reconocer; 60° es el único ángulo en el que aparece.
Ahora, el ángulo A. El teorema del seno funcionaría y es más fácil de escribir, pero el arcoseno devuelve un ángulo en el primer cuadrante y su suplementario es igualmente válido, de modo que devolvería dos candidatos sin forma de elegir. El teorema del coseno devuelve un coseno con signo, y el coseno es inyectivo en todo el intervalo que puede tomar el ángulo de un triángulo.
El último ángulo se obtiene a partir de la suma de los ángulos, lo que no puede ser ambiguo.
El área no necesita ninguno de los ángulos que acaba de hallar, ni el tercer lado: dos lados y el ángulo comprendido entre ellos ya son suficientes.
Respuesta
La herramienta muestra c = 6,245, A = 76,1021° y B = 43,8979°. El paso 3 explica por qué LAL es un caso seguro y LLA no lo es. El teorema del coseno nunca puede ser ambiguo, porque cos θ toma cada valor una vez entre 0° y 180°; el teorema del seno siempre puede serlo, porque sin θ toma cada valor dos veces. Cuando se dan dos lados y el ángulo comprendido, el triángulo ya está determinado y el cálculo simplemente lo obtiene. El siguiente problema muestra qué ocurre cuando no es así.
a = 7, b = 9, A = 40° — y el panel indica dos soluciones mientras muestra un solo triángulo. Halle la otra solución. Este es el caso LLA.
Trace una perpendicular desde el vértice opuesto sobre la recta en la que se apoya el ángulo conocido. Su longitud es h = b·sin A = 5,7851, y el lado a debe alcanzar dicha recta: si es demasiado corto, no hay triángulo; si mide exactamente h, hay uno; si es mayor que h, hay dos —hasta que a supera a b, momento en el que la segunda opción se descarta. Aquí h < a < b, por lo que existen dos.
El teorema del seno proporciona el seno de B, y el arcoseno devuelve la rama aguda.
La rama obtusa tiene el mismo seno. Solo subsiste si todavía deja espacio para un tercer ángulo, y como 40° + 124,2651° es menor de 180°, es válida.
Complete el primer triángulo: halle el tercer ángulo, a continuación el tercer lado por el teorema del seno y, por último, el área.
Complete el segundo del mismo modo. Con el mismo a, el mismo b y el mismo A, pero obteniendo un triángulo de menos de un tercio de superficie.
Respuesta
El panel indica LLA (2 soluciones) y muestra h = 5,7851, B = 55,7349°, c = 10,8356 y un área de 31,3423, correspondiente a la primera rama. La segunda, con c = 2,9532 y un área de 8,5424, se deja para el usuario, y esa es la situación real del caso: los datos no determinan el triángulo, por lo que ninguna calculadora puede ofrecerle la respuesta. Cualquier medida tomada de este modo —un rumbo y dos distancias, o un alcance de radar con un ángulo fuera de eje— conlleva la misma bifurcación, y la forma de resolverla nunca es más aritmética. Se requiere una medida adicional o una razón física por la cual una de las dos sea imposible.
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