La PizarraMatemática.

Secundaria

Razones trigonométricas en triángulos rectángulos

En un triángulo rectángulo, conocer un ángulo agudo relaciona las longitudes de sus lados. Antes de usar una fórmula aprenderemos a reconocer esos lados desde el ángulo elegido. Después construiremos seno, coseno y tangente como divisiones con significado, y las usaremos para encontrar una longitud o un ángulo.

Si necesitas repasar:

1. Primero elegimos θ; después nombramos opuesto y adyacente

Buscamos el ángulo recto, de 90°, marcado con una pequeña esquina. Los dos lados que lo forman son catetos. El lado que queda enfrente es la hipotenusa: siempre es el más largo y conserva ese nombre aunque giremos el dibujo.

Elegimos uno de los otros dos ángulos, que son agudos, entre 0° y 90°. Lo llamamos θ, leído «theta». El cateto que queda enfrente de θ es el opuesto. El que toca a θ es el adyacente. La hipotenusa también toca a θ, pero no se llama cateto adyacente porque no es un cateto.

Los nombres de los catetos dependen de θ
θAdyacente: 15Op.: 8Hipotenusa: 17Primero θ · después los lados · luego el cociente
Triángulo rectángulo con catetos quince y ocho e hipotenusa diecisiete, representado a escala. El ángulo theta está en el vértice izquierdo: el cateto opuesto mide ocho y el adyacente quince. La hipotenusa queda siempre enfrente del ángulo recto.

En el dibujo, respecto al ángulo de la izquierda, opuesto ocho, adyacente quince e hipotenusa diecisiete. Si elegimos el ángulo de arriba, los dos catetos intercambian sus papeles. No elegimos los nombres según «vertical» u «horizontal».

Mirar el ángulo, no la posición del papel

Un triángulo está girado. El ángulo θ toca a la hipotenusa y a un cateto de 6 cm; el otro cateto mide 8. Nombra los catetos respecto a θ.

  1. Cateto que toca a θ

    El de seis es adyacente.

  2. Cateto enfrente de θ

    El de ocho es opuesto.

Resultado

Adyacente 6 cm; opuesto 8 cm.

Lo comprobamos

No necesitamos que un lado sea horizontal para reconocer su papel.

Cambiar de ángulo

En el triángulo del dibujo, elige ahora θ en el vértice superior.

  1. Hipotenusa

    Sigue midiendo diecisiete.

  2. Cateto que toca al nuevo θ

    El de ocho es adyacente.

  3. Cateto enfrente del nuevo θ

    El de quince es opuesto.

Resultado

Opuesto 15, adyacente 8, hipotenusa 17.

Lo comprobamos

El cambio se debe a la referencia angular, no a que hayan cambiado las longitudes.

2. Seno, coseno y tangente comparan parejas de lados

Para el ángulo agudo elegido, seno θ = opuesto/hipotenusa; coseno θ = adyacente/hipotenusa; tangente θ = opuesto/adyacente. Abreviamos sen, cos y tan. El ángulo indica de qué cociente hablamos; «sen» no es una longitud ni una letra que multiplique a θ.

Duplicar lados no cambia sus cocientes
43586103/5 = 6/10 · 3/4 = 6/8
Dos triángulos rectángulos semejantes de lados tres cuatro cinco y seis ocho diez, dibujados a escala común. El segundo duplica cada longitud. Para sus ángulos izquierdos, seno tres quintos igual a seis décimos; coseno cuatro quintos igual a ocho décimos y tangente tres cuartos igual a seis octavos.
En el dibujo inicial, sen θ = 8/17, cos θ = 15/17 y tan θ = 8/15.

Las longitudes se expresan en la misma unidad antes de dividir. El resultado es una razón sin unidad, porque centímetros entre centímetros se cancelan.

Si ampliamos el triángulo manteniendo sus ángulos, todos los lados cambian por un mismo factor. El factor se cancela en cada división. Por semejanza, esos cocientes dependen del ángulo y no del tamaño del triángulo.

Dos tamaños, un mismo seno

Dos triángulos rectángulos semejantes tienen lados 3, 4, 5 y 6, 8, 10. Respecto al ángulo frente al cateto menor, compara sen θ.

  1. En el pequeño

    sen θ = 3/5.
  2. En el grande

    sen θ = 6/10 = 3/5.
  3. Interpretamos

    El ángulo no cambió al duplicar los lados.

Resultado

Los dos senos valen 3/5.

Lo comprobamos

No sumamos lados; comparamos la misma pareja correspondiente.

Elegir la división adecuada

Respecto a θ, opuesto 5, adyacente 12 e hipotenusa 13. Halla las tres razones.

  1. Seno usa opuesto e hipotenusa

    5/13.

  2. Coseno usa adyacente e hipotenusa

    12/13.

  3. Tangente usa ambos catetos

    5/12.

Resultado

sen θ = 5/13, cos θ = 12/13, tan θ = 5/12.

Lo comprobamos

Todas son positivas porque θ es agudo y las longitudes son positivas.

3. Sus tamaños y relaciones se comprueban con los lados

En un triángulo rectángulo no degenerado, cada cateto es menor que la hipotenusa. Por eso 0 < sen θ < 1 y 0 < cos θ < 1 para un ángulo agudo. La tangente puede ser menor, igual o mayor que uno: depende de cuál cateto es mayor.

Al dividir opuesto/hipotenusa entre adyacente/hipotenusa, las hipotenusas se cancelan y queda tan θ = sen θ/cos θ. También, por Pitágoras, opuesto² + adyacente² = hipotenusa².

Dividir entre hipotenusa² da sen²θ + cos²θ = 1.

sen²θ significa (sen θ)²: calculamos el seno y elevamos su valor al cuadrado. No significa sen(θ²). Estas relaciones servirán para comprobar resultados y se estudiarán con más detalle en identidades.

Comprobar una pareja

Se afirma que sen θ = 5/13 y cos θ = 12/13. Comprueba la identidad.

  1. Cuadrados

    25/169 y 144/169.

  2. Suma

    169/169 = 1.
  3. Tangente

    (5/13)/(12/13) = 5/12.
Resultado

La pareja es coherente y tan θ = 5/12.

Lo comprobamos

Los signos positivos concuerdan con un ángulo agudo.

Una tangente puede superar uno

Opuesto 4 y adyacente 3. ¿Puede tan θ = 4/3?

  1. Leemos la definición

    tan θ = opuesto/adyacente = 4/3.
  2. Comparamos catetos

    El opuesto es mayor y por eso el cociente supera uno.

Resultado

Sí, tan θ = 4/3.

Lo comprobamos

La cota menor que uno correspondía a seno y coseno, cuyos denominadores son la hipotenusa.

4. Los dos agudos se complementan y sus catetos cambian de papel

Los tres ángulos suman 180° y uno ya mide 90°. Los otros dos suman 90°: son complementarios. Si uno es θ, el otro es 90° − θ.

El mismo triángulo, visto desde el otro ángulo
θOpuesto: 15Ady.: 8Hipotenusa: 17Cambia θ → cambian los nombres de catetos
Triángulo rectángulo con catetos quince y ocho e hipotenusa diecisiete, representado a escala. El ángulo theta está en el vértice superior: el cateto opuesto mide quince y el adyacente ocho. La hipotenusa queda siempre enfrente del ángulo recto.

Al mirar desde el otro agudo, el que era opuesto pasa a adyacente. La hipotenusa se mantiene.

De ahí sen(90° − θ) = cos θ y cos(90° − θ) = sen θ.

Las tangentes agudas son recíprocas porque se intercambia el orden de sus catetos.

Complementarios sin calculadora

Si cos 35° = c, ¿cuánto vale sen 55°?

  1. Comprobamos que suman noventa

    35° + 55° = 90°.
  2. Cambiamos el papel de catetos

    Seno de uno es coseno del otro.

Resultado

sen 55° = c.

Lo comprobamos

No hemos afirmado que seno y coseno de un mismo ángulo sean siempre iguales.

Las dos tangentes del dibujo

En el triángulo 8, 15, 17, tan del ángulo izquierdo es 8/15. Halla la del superior.

  1. Cambia el opuesto

    Ahora es quince.

  2. Cambia el adyacente

    Ahora es ocho.

  3. Dividimos

    tan = 15/8.
Resultado

La otra tangente es 15/8.

Lo comprobamos

(8/15)(15/8) = 1.

5. 30°, 60° y 45° salen de dos construcciones sencillas

Partimos un triángulo equilátero de lado dos por su altura. Aparecen dos triángulos rectángulos con hipotenusa dos, medio lado uno y altura √3 por Pitágoras. El ángulo opuesto al lado uno mide 30°.

Así sen 30° = 1/2, cos 30° = √3/2 y tan 30° = 1/√3 = √3/3.
Dos dibujos construyen los valores de 30° y 45°
√31230°11√245°
A la izquierda, la mitad de un triángulo equilátero de lado dos tiene ángulo treinta grados, hipotenusa dos, cateto opuesto uno y adyacente raíz de tres. A la derecha, un triángulo rectángulo isósceles con catetos uno tiene ángulos agudos cuarenta y cinco e hipotenusa raíz de dos. Las longitudes son proporcionales dentro de cada dibujo; ambas figuras se presentan en paneles separados.

El otro agudo es 60°: seno y coseno intercambian valores.

Por tanto sen 60° = √3/2, cos 60° = 1/2 y tan 60° = √3.

Para 45°, usamos un triángulo rectángulo isósceles de catetos uno. Sus agudos son iguales y suman 90°; ambos son 45°. La hipotenusa es √2, así que seno y coseno son 1/√2 = √2/2 y la tangente vale uno.

Calcular una altura exacta

Un triángulo rectángulo tiene hipotenusa 12 cm y un agudo de 30°. Halla el cateto opuesto a ese agudo.

  1. La pareja es opuesto-hipotenusa

    Usamos sen 30° = opuesto/12.
  2. Valor exacto

    1/2 = opuesto/12.
  3. Despejamos

    Opuesto = 12/2 = 6 cm.
Resultado

El cateto mide seis centímetros.

Lo comprobamos

Es menor que la hipotenusa y corresponde al lado menor de un triángulo 30°-60°-90°.

Catetos iguales

Un triángulo rectángulo tiene un agudo de 45° y un cateto de 7 cm. Halla el otro y la hipotenusa.

  1. El otro agudo también es 45°

    Los catetos son iguales: siete y siete.

  2. Pitágoras

    H² = 49 + 49 = 98.
  3. Raíz positiva

    H = 7√2 cm.
Resultado

Cateto restante 7 cm; hipotenusa 7√2 cm.

Lo comprobamos

tan 45° = 7/7 = 1.

6. Elegimos el cociente que contiene el dato conocido y el lado buscado

Si conocemos θ e hipotenusa y buscamos opuesto, usamos seno. Si buscamos adyacente con hipotenusa, coseno. Si conocemos un cateto y buscamos el otro, tangente. Primero escribimos los nombres de los lados; después elegimos la razón.

No hace falta calcular los tres lados si solo se pide uno. Una vez escrita la igualdad, despejamos como en una ecuación. Si la incógnita está en el denominador, multiplicamos antes de dividir; no invertimos la fórmula sin justificar la cuenta.

Incógnita en el numerador

θ = 60° y el cateto adyacente mide 4 cm. Halla el opuesto.

  1. Ambos catetos

    tan 60° = opuesto/4.
  2. Valor exacto

    √3 = opuesto/4.
  3. Multiplicamos por cuatro

    Opuesto = 4√3 cm.
Resultado

El opuesto mide 4√3 cm.

Lo comprobamos

Es mayor que el adyacente porque la tangente de 60° supera uno.

Incógnita en el denominador

θ = 30° y el opuesto mide 3 cm. Halla la hipotenusa H.

  1. Seno

    1/2 = 3/H.
  2. Multiplicamos por H

    H/2 = 3.
  3. Multiplicamos por dos

    H = 6 cm.
Resultado

La hipotenusa mide seis centímetros.

Lo comprobamos

No hacemos 3 · 1/2, porque aquí la incógnita estaba en el denominador.

7. Las otras tres razones invierten estos cocientes

Cosecante θ = hipotenusa/opuesto = 1/sen θ.
Secante θ = hipotenusa/adyacente = 1/cos θ.
Cotangente θ = adyacente/opuesto = 1/tan θ.

Abreviamos csc, sec y cot. Para un agudo todas existen porque sus catetos son positivos.

Recíproco significa invertir un cociente, no cambiarle el signo. Y no es lo mismo que la función inversa que recupera un ángulo: arcsen busca el ángulo a partir del seno; cosecante calcula el recíproco de su valor.

Recíprocos desde lados conocidos

Opuesto 5, adyacente 12, hipotenusa 13. Halla csc, sec y cot.

  1. Cosecante

    13/5.

  2. Secante

    13/12.

  3. Cotangente

    12/5.

Resultado

csc θ = 13/5, sec θ = 13/12 y cot θ = 12/5.

Lo comprobamos

Cada producto con su razón recíproca vale uno.

Recíproco no significa ángulo inverso

Si sen θ = 1/2 y θ es agudo, compara csc θ con arcsen(1/2).

  1. Cosecante

    1/(1/2) = 2, una razón sin unidad.
  2. Arcoseno

    El ángulo agudo cuyo seno es 1/2: 30°.

Resultado

csc θ = 2; arcsen(1/2) = 30°.

Lo comprobamos

Uno es un número y el otro una medida angular.

8. Para encontrar un ángulo usamos la operación inversa

Si conocemos opuesto e hipotenusa, calculamos su cociente y buscamos el ángulo con ese seno. En un triángulo rectángulo el ángulo buscado es agudo: θ = arcsen(opuesto/hipotenusa). Con adyacente e hipotenusa usamos arccos; con los catetos, arctan.

En muchas calculadoras aparecen como sin⁻¹, cos⁻¹ y tan⁻¹ mediante una tecla de función secundaria. En ese contexto significan función inversa, no recíproco. Es más claro escribir arcsen, arccos y arctan al aprender.

Configura DEG para respuestas en grados y RAD para radianes. Si el problema usa grados, una cuenta de tan 45° debe dar uno. Redondea el ángulo al final y revisa que, en esta lección de triángulos, quede entre cero y noventa.

Un ángulo reconocido exactamente

Opuesto 5 cm e hipotenusa 10 cm. Halla θ agudo.

  1. Cociente

    sen θ = 5/10 = 1/2.
  2. Buscamos el ángulo agudo

    θ = arcsen(1/2) = 30°.
Resultado

θ = 30°.

Lo comprobamos

El otro agudo mide 60°; no se añade como segunda respuesta para el mismo cateto opuesto.

Ángulo no notable

Opuesto 8 y adyacente 6. Halla θ en grados.

  1. Tangente

    tan θ = 8/6 = 4/3.
  2. Inversa en modo grados

    θ = arctan(4/3) ≈ 53,13°.
  3. Control geométrico

    Como opuesto > adyacente, debe superar 45°.
Resultado

θ ≈ 53,13°.

Lo comprobamos

La hipotenusa sería diez y arcsen(8/10) confirma el ángulo.

9. En una aplicación, el dibujo debe justificar el triángulo rectángulo

Una rampa recta de longitud ocho metros forma 30° con un suelo horizontal. Su altura se mide verticalmente. Suelo y vertical son perpendiculares: la rampa es la hipotenusa y la altura el cateto opuesto a 30°.

Por eso altura = 8 sen 30° = 4 m.

Si la observación parte de los ojos de una persona, el triángulo puede empezar a esa altura, no en el suelo. Hay que sumar la altura de los ojos si se pide la altura total del objeto y el suelo de ambos puntos está al mismo nivel.

No añadimos datos que no figuren en el modelo.

La longitud obtenida debe tener la misma unidad que los lados dados y ser coherente con el papel geométrico. Una altura mayor que la rampa recta sería imposible en ese triángulo.

Separación horizontal de una rampa

Una rampa de 6 m forma 60° con un suelo horizontal. Halla su proyección horizontal.

  1. Lado pedido

    Adyacente al ángulo de suelo.

  2. Coseno

    cos 60° = base/6.
  3. Calculamos

    Base = 6 · 1/2 = 3 m.
Resultado

La proyección mide tres metros.

Lo comprobamos

No se pide la altura opuesta, que sería 3√3 m.

La altura de observación sí está dada

Desde unos ojos a 1,5 m del suelo se observa la cima de un poste vertical con ángulo de elevación 45°. La distancia horizontal es 10 m y el suelo está al mismo nivel. Halla la altura del poste.

  1. Altura sobre los ojos

    tan 45° = diferencia de altura/10.
  2. Diferencia vertical

    Diez metros.

  3. Añadimos la referencia dada

    Altura total = 10 + 1,5 = 11,5 m.
Resultado

El poste mide 11,5 m.

Lo comprobamos

El triángulo calculó el tramo desde los ojos hasta la cima, no todo el poste.

10. Resolvemos con un orden que permite detectar errores

Primero reconocemos el recto y elegimos el agudo dado. Después nombramos opuesto, adyacente e hipotenusa desde ese ángulo. Escribimos qué conocemos y qué buscamos. Solo entonces elegimos un cociente, sustituimos y despejamos.

Al final revisamos unidades, tamaños de los lados y la cuenta con otra relación si hay datos suficientes. La igualdad de Pitágoras y sen²θ + cos²θ = 1 comprueban partes distintas de la misma geometría. Una buena comprobación vuelve a los datos iniciales.

Resolver y volver al dato

En un rectángulo, la diagonal forma 30° con su base y el lado vertical mide 4 cm. Halla la diagonal.

  1. Triángulo del rectángulo

    La diagonal es hipotenusa y la altura es opuesta a 30°.

  2. Seno

    1/2 = 4/H.
  3. Despejamos

    H = 8 cm.
  4. Volvemos al dato

    8 sen 30° = 4 cm.
Resultado

La diagonal mide ocho centímetros.

Lo comprobamos

La base sería 4√3 y sus cuadrados con la altura suman 64.

Faltan datos para una longitud

Solo sabemos que un triángulo es rectángulo y tiene un agudo de 30°. ¿Podemos hallar en centímetros su hipotenusa?

  1. Los ángulos fijan forma semejante

    Las proporciones son las de 30°-60°-90°.

  2. Pero no fijan escala

    Podría tener hipotenusa dos, cuatro o diez centímetros.

  3. Buscamos un dato de tamaño

    Hace falta al menos una longitud.

Resultado

No hay una longitud numérica única.

Lo comprobamos

Los cocientes sí quedan fijados; el tamaño no.

Ahora lo resolvemos de principio a fin.

EJEMPLO RESUELTO 1

Razones desde lados

En un triángulo rectángulo, respecto a θ los catetos opuesto y adyacente miden 3 y 4. Halla sen θ.

  1. Elegimos la referencia del enunciado

    Respecto a θ, opuesto tres y adyacente cuatro. Todavía no se da la hipotenusa.

  2. Hallamos la hipotenusa con Pitágoras

    H² = 3² + 4² = 9 + 16 = 25, así que H = 5.
  3. Elegimos seno por definición

    sen θ = opuesto/hipotenusa.
  4. Sustituimos

    sen θ = 3/5.
  5. Comprobamos su tamaño

    Es positivo y menor que uno; cos θ = 4/5 daría 9/25 + 16/25 = 1.

Resultado

sen θ=3/5.

Lo comprobamos

El seno es positivo y menor que 1.

EJEMPLO RESUELTO 2

Altura

Una rampa de 10 m forma 30° con el suelo. Halla su altura.

  1. Construimos el triángulo del modelo

    Rampa diez metros, suelo horizontal y altura vertical: el ángulo recto está entre suelo y altura.

  2. Nombramos desde 30°

    Rampa: hipotenusa. Altura: cateto opuesto.

  3. Escribimos seno

    sen 30° = altura/10.
  4. Usamos el valor exacto y despejamos

    1/2 = altura/10; altura = 5 m.
  5. Comprobamos el significado

    La altura es menor que la longitud de la rampa y satisface 5/10 = 1/2.

Resultado

5 m.

Lo comprobamos

La altura es menor que la longitud de la rampa.

Los símbolos que hemos usado

θ
Ángulo agudo de referencia, con 0°<θ<90° en esta lección.
o
Longitud del cateto opuesto al ángulo θ.
a
Longitud del cateto adyacente al ángulo θ.
c
Longitud de la hipotenusa, opuesta al ángulo recto.
sen θ=o/c
Seno: cateto opuesto dividido por hipotenusa.
cos θ=a/c
Coseno: cateto adyacente dividido por hipotenusa.
tan θ=o/a
Tangente: cateto opuesto dividido por adyacente.
h
Altura perpendicular buscada en un problema de medida.

Ahora te toca a ti.

Tienes cinco ejercicios. Inténtalos; las pistas te ayudan si te atascas.

Practicar este tema →

Para ampliar