Identidades del ángulo doble

Aprende las fórmulas del ángulo doble para seno, coseno y tangente para simplificar expresiones y resolver ecuaciones.

Avanzado30 minLección

Definición

Las identidades del ángulo doble expresan funciones trigonométricas de en términos de funciones de .

Seno del ángulo doble

Coseno del ángulo doble (Tres formas)

Tangente del ángulo doble

Estas identidades se derivan de las fórmulas de suma estableciendo ambos ángulos iguales a .

Pruébalo ahora

¿Cuál es la fórmula del ángulo doble para el seno?

Ejemplos resueltos

Usa la fórmula de suma para derivar .

1

Comienza con la fórmula de suma

Fórmula de suma

2

Establece

3

Combina términos semejantes

Errores comunes

Escribir

Por qué está mal: Los estudiantes a veces olvidan el factor coseno. La función seno no es lineal, así que no puedes simplemente duplicar el argumento duplicando el resultado.

Correcto: — se necesitan tanto el seno COMO el coseno de .

Usar la forma incorrecta de

Por qué está mal: Hay tres formas equivalentes. Elegir la incorrecta puede hacer los problemas más difíciles.

Correcto: Elige la forma que corresponda a tus datos: usa si conoces , usa si conoces .

Olvidar el signo del denominador de

Por qué está mal: La fórmula tiene en el denominador, no .

Correcto:

Visual interactivo

Círculo unitario

Grados

0°

Radianes

0

sin(θ)

0

cos(θ)

1

tan(θ)

0

Coordenadas (cos, sin)

(1, 0)

Haz clic y arrastra para rotar el ángulo alrededor del círculo unitario.

Trigonometria del triangulo rectangulo

θ =30°
45°85°
sin(θ)
0.5
Opu / Hip
cos(θ)
√3/2
Ady / Hip
tan(θ)
√3/3
Opu / Ady

Mueve el control deslizante para cambiar el angulo y ver como cambian las razones.

Sandbox interactivo

Calculadora de expresiones

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Problemas de práctica

15 problemas
Problema 1 de 15
Fácil

¿Cuál es la fórmula del ángulo doble para el seno?

Por qué es importante

Las identidades del ángulo doble son herramientas esenciales en matemáticas avanzadas y física:
  • Cálculo: Simplifica integrales como usando la identidad
  • Física: Describe el movimiento de proyectiles, donde el alcance depende de
  • Procesamiento de señales: Analiza la interferencia de ondas y la modulación
  • Ingeniería: Diseña maquinaria rotativa y sistemas oscilantes
¡Sin estas identidades, muchos cálculos en ciencia e ingeniería serían mucho más complejos!

Aplicaciones del mundo real

Fórmula del alcance de un proyectil

El alcance de un proyectil lanzado a un ángulo $\theta$ con velocidad inicial $v_0$ es $R = \frac{v_0^2 \sin(2\theta)}{g}$. El alcance máximo ocurre cuando $\sin(2\theta) = 1$, es decir, $\theta = 45°$.

Ejemplo:

Un balón de fútbol pateado a 20 m/s a un ángulo de 30°: metros.

1Inténtalo tú mismo

Un atleta lanza una jabalina a 25 m/s. Quiere maximizar la distancia.

¿A qué ángulo debe lanzar, y cuál es el alcance máximo?

Paso 1: Escribe la expresión matemática

Para el alcance máximo, , así que

Ingeniería eléctrica: Factor de potencia

En circuitos de corriente alterna, los cálculos de potencia a menudo involucran $\cos(2\omega t)$ donde $\omega$ es la frecuencia angular. La identidad del ángulo doble ayuda a analizar la potencia instantánea.

Ejemplo:

Si el voltaje y la corriente , la potencia instantánea involucra .

2Inténtalo tú mismo

Un ingeniero necesita encontrar el promedio de sobre un período.

Usa la identidad para encontrar este promedio.

Paso 1: Escribe la expresión matemática

El promedio de sobre un período es 0, así que...

Puntos clave

  • 1
  • 2 tiene tres formas: , y
  • 3
  • 4Estas identidades provienen de las fórmulas de suma con
  • 5Elige la forma de que corresponda a tu información dada

Preguntas frecuentes

Las tres son equivalentes, pero cada una es útil en diferentes situaciones. Usa cuando conoces ambos. Usa cuando solo conoces el coseno. Usa cuando solo conoces el seno. Se derivan usando .
Las tres son equivalentes, pero cada una es útil en diferentes situaciones. Usa cuando conoces ambos. Usa cuando solo conoces el coseno. Usa cuando solo conoces el seno. Se derivan usando .
Reemplaza por en la fórmula del ángulo doble. Por ejemplo, de , sea : , lo que da .
Cuando el denominador es igual a cero: , así que , lo que significa (o ). En estos ángulos, es un múltiplo impar de .

Glosario

Ángulo doble
Un ángulo que es el doble de otro ángulo, escrito como
Identidad
Una ecuación que es verdadera para todos los valores válidos de la variable
Fórmula de suma
Fórmulas como usadas para encontrar valores trigonométricos de sumas
Identidad pitagórica
La identidad fundamental

Tarjeta de fórmulas

Seno

Fórmula del ángulo doble para seno

Coseno (Forma 1)

Usando seno y coseno

Coseno (Forma 2)

Usando solo coseno

Coseno (Forma 3)

Usando solo seno

Tangente

Fórmula del ángulo doble para tangente

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