Identidades trigonométricas


Una identidad trigonométrica es una igualdad entre expresiones que contienen funciones trigonométricas y es válida para todos los valores del ángulo en los que están definidas las funciones (y las operaciones aritméticas involucradas).
Notación: se define sen2α como (sen α)2. Lo mismo se aplica a las demás funciones trigonométricas.
Relaciones básicas
Relación pitagórica | ![]() |
---|---|
Identidad de la razón | ![]() |
De estas dos identidades, se puede elaborar la siguiente tabla. Sin embargo, nótese que estas ecuaciones de conversión pueden devolver el signo incorrecto (+ ó −). Por ejemplo, si la conversión propuesta en la tabla indica que
, aunque es posible que
. Para obtener el signo correcto se necesitará saber los valores para los cuales la función trigonométrica en cuestión es negativa o positiva.
En términos de | ![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
---|---|---|---|---|---|---|
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
De las definiciones de las funciones trigonométricas:
Son más sencillas de probar en la circunferencia trigonométrica o goniométrica (que tiene radio igual a 1):
A veces es importante saber que cualquier combinación lineal de una serie de ondas senoidales que tienen el mismo período pero están desfasadas, es también una onda senoidal del mismo período pero con un desplazamiento de fase diferente. Dicho de otro modo:
Es llamada identidad trigonométrica fundamental, y efectuando sencillas operaciones permite encontrar unas 24 identidades más, muy útiles para problemas introductorios del tipo conocido el valor de la función seno, obtenga el valor de las restantes (sin tabla ni calculadora).
Por ejemplo, si se divide ambos miembros de "sen² + cos² = 1" por cos², se obtiene:
Ahora, dividiendo ambos miembros de la misma expresión por el sen², se obtiene:
Entonces puede expresarse la función seno según alguna otra conocida:
Ejemplo 2:
|
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Teoremas de la suma y diferencia de ángulos
Pueden demostrarse según la Fórmula de Euler o mediante la proyección de ángulos consecutivos. La identidad de la tangente surge del cociente entre coseno y seno, y las restantes de la recíproca correspondiente.
![]() |
![]() Primera demostración por semejanza de triángulos: Para comprobar simplificando como confirmándose el resultado por semejanza de triángulos. ![]() Segunda demostración por áreas de triángulos: La relación entre áreas del dibujo es: aplicando fórmulas de áreas y con simplificando:
Demostración de
Demostración de
Demostración de
Demostración de
|
De lo que se sigue para determinados ángulos suplementarios:
Para ángulos complementarios:
Para ángulos opuestos:
Identidades del ángulo múltiple
Si Tn es el n-simo Polinomio de Chebyshev entonces
Fórmula de De Moivre:
Identidades del ángulo doble, triple y medio
Pueden obtenerse remplazándolo y por x (o sea ) en las identidades anteriores, y usando el teorema de Pitágoras para los dos últimos (a veces es útil expresar la identidad en términos de seno, o de coseno solamente), o bien aplicando la Fórmula de De Moivre cuando
.
Fórmula del ángulo doble | |||
---|---|---|---|
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Fórmula del ángulo triple | |||
![]() |
![]() |
![]() |
|
Fórmula del ángulo medio | |||
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Producto infinito de Euler
Identidades para la reducción de exponentes
Resuelve las identidades tercera y cuarta del ángulo doble para cos²(x) y sen²(x).
Seno | ![]() |
![]() |
![]() | |
---|---|---|---|---|
Coseno | ![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Otros | ![]() |
![]() |
Paso de producto a suma
Puede probarse usando el teorema de la suma para desarrollar los segundos miembros.
![]() |
Demostración
Sabemos por el teorema de la suma y la resta que: Si separamos la suma de la resta quedan entonces los dos posibles casos: 1): Si tomamos la ecuación 1) y despejamos cos(x)cos(y) nos queda que: 3): Y si sumamos el miembro de la derecha de la ecuación 2) al miembro izquierdo de la ecuación 3), y para mantener la igualdad se suma el lado izquierdo de la ecuación 2) en el lado derecho de la ecuación 3) (al sumar la misma cantidad a ambos miembros de la ecuación la nueva ecuación sigue siendo cierta), quedaría: Simplificando el elemento sen(x)sen(y) y sumando cos(x)cos(y) quedaría: Y por último multiplicando ambos lados de la ecuación por ½ queda: Nota 1: este procedimiento también se puede aplicar para demostrar el origen de las otras dos ecuaciones simplemente cambiando los valores. Nota 2: Usando 3) y el resultado anterior se obtiene también: Notar el cambio de signo. |
Paso de suma a producto
![]() |
Reemplazando x por (a + b) / 2 e "y por (a – b) / 2 en las identidades de producto a suma, se tiene: |
Paso de diferencia de cuadrados a producto
- Deducción
1) recordando: que cateto opuesto sobre cateto adyacente
multiplicando
De tal manera que obtendremos:
aplicando esto en la ecuación inicial
multiplicando
De una manera análoga se halla el primer teorema.
Eliminar seno y coseno
A veces es necesario transformar funciones de seno y coseno para poderlas sumar libremente, en estos casos es posible eliminar senos y cosenos en tangentes.
Funciones trigonométricas inversas
Composición de funciones trigonométricas
|
|
| |
| |
|
Fórmula de productos infinitos
Seno | Coseno |
---|---|
|
|
Fórmula de Euler
Teorema del Coseno
|
Teorema del seno
En todo triángulo se da la siguiente relación entre la longitud de sus lados a, b y c y el seno de sus respectivos ángulos opuestos A, B y C
Aplicación
El teorema del seno es usado con frecuencia para resolver problemas en los que se conoce un lado del triángulo y dos ángulos y se desea encontrar las medidas de los otros lados.
Definiciones exponenciales
La mayor parte de funciones trigonométricas admiten una formulación en términos de números complejos, algunos ejemplos:
Función | Función inversa |
---|---|
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Véase también
- Trigonometría
- Función trigonométrica
- Hexágono trigonométrico. Recurso mnemónico para ayudar a recordar relaciones e identidades trigonométricas.
- Seno, coseno, tangente
Referencias
- ↑ Trigonometría (Segunda edición). Limusa(Noriega editores). ISBN 968-18-5617-1. El recuadro se parece mucho pero el libro tiene un lapsus en la última casilla.
Bibliografía
- Spiegel, M. & Abellanas, L.: "Fórmulas y tablas de matemática aplicada", Ed. McGraw-Hill, 1988. ISBN 84-7615-197-7.
Enlaces externos
- Algunas identidades extras más varios ejercicios resueltos.
- Prueba visual del seno de la suma. Prueba visual del teorema del seno.
- Trigonometría Fácil: El Hexágono Trigonométrico.
- Tabla de Identidades Trigonométricas para imprimir.