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. Cálculos trigonométricos directos

Las razones trigonométricas son muy útiles en la resolución de triángulos y sus aplicaciones; también aparecen al estudiar fenómenos periódicos. Se pueden definir seis de ellas (seno, coseno, tangente, secante, cosecante y cotangente), pero en el fondo nos podríamos limitar a las dos primeras, dado que las otras cuatro se pueden definir a partir de ellas.

De algunos ángulos, llamados notables, se suelen calcular y recordar los valores exactos de algunas de sus razones trigonométricas. Hay muchas fórmulas que relacionan tanto las diferentes razones trigonométricas de un mismo ángulo como las de diferentes ángulos (suma, diferencia, doble, mitad, complementarios, suplementarios...). Con estas fórmulas y mucha paciencia se elaboraron las tablas trigonométricas con las cuales se hacían, hasta no hace mucho, este tipo de cálculos, sin demasiada exactitud (al menos con las que yo he trabajado).

Para encontrar razones trigonométricas de un ángulo, las calculadoras científicas suelen incluir una tecla para cada una de las tres primeras razones trigonométricas, sin, cos i tan; para sus recíprocas (cosecante, secante y cotangente, respectivamente) lo más cómodo sería combinar estas teclas con 1/x o x^-1. Para las inversas (arco seno, arco coseno y arco tangente) prepararemos otra página.

En tanto que operan con ángulos, darán resultados diferentes según el sistema de medida de ángulos que haya activo: grados sexagesimales, representado con las abreviaturas D o DEG (de degree); radianes, representado con las abreviaturas R o RAD o grados centesimales, representado con las abreviaturas G o GRA.

Dependiendo del tipo de calculadora, calcularíamos seno de 30º (es 0,5):
 sin30EXE en calculadoras DAL.
 30sin en calculadoras NM o RPN.
y su cosecante (es 2):
 1/sin30EXE
o bien
 (sin30)x^-1EXE
en calculadoras DAL.
 30sin1/x en calculadoras NM o RPN.

Hagamos algunos cálculos, todos con grados sexagesimales, de los que aparecen al resolver triángulos:

4·cos 56º 31'
71/(tg 19)
9sin 24/sin 107
Solución
6tg 28/(tg 57-tg 38)
arrel  de (31^2+7^2-2·31·7cos50)

 

Incluso la calculadora nos puede ayudar a recordar los valores exactos de las razones trigonométricas de los ángulos notables: Sabiendo que las expresiones habituales de sus senos y cosenos son de la forma ±arrel d'a/2, multiplicamos por dos y elevamos al cuadrado el resultado que nos da la calculadora para encontrar a. Sabiendo que las expresiones habituales de sus tangentes son ±arrel de 3 o ±arrel de 3/3, elevamos directamente al cuadrado para decidir cuál de las dos es. (También se pueden recordar las aproximaciones de cada una de estas expresiones exactas -total, son cuatro- y traducirlas directamente).

Probemos de encontrar así:

Solución sen 240º
cos 135º
tg 1230º

 

Algunas calculadores viejas no se aclaran con ángulos demasiado grandes en valor absoluto. Si nos da error al calcular alguna razón trigonométrica de un ángulo grande, podemos pasarlo a la primera vuelta positiva (o a cualquier otra donde no sea tan grande).

Esta transformación de un ángulo en otro con las mismas razones trigonométricas también tiene su interés aunque la calculadora sea bastante potente. Al dividir el ángulo entre la medida de un ángulo completo (360º o 2π rad), el cociente (su parte entera) nos dará el número de vueltas dadas y el resto será un ángulo de la primera vuelta, positiva o negativa, según sea el signo del ángulo inicial. Si el ángulo era negativo y queremos pasarlo a la primera vuelta positiva habremos de considerar una vuelta más: restamos 1 al número de vueltas negativas y sumamos 360º o 2π al resto.

Pasemos a la primera vuelta positiva los siguientes ángulos:

1230º
-4000º
Solución78 rad
-62 rad

 

Cuando trabajamos con radianes, es costumbre expresar las medidas como fracciones de π. Muchas veces serán ángulos cucyas razones trigonométricas se pueden expresar exactamente a partir de las de los ángulos notables (con las fórmulas mencionadas más arriba), pero si queremos calcularlas con la calculadora, habrá que tener en cuenta que ésta quizá calcule la razón antes de multiplicar y dividir, para añadir los correspondientes paréntesis (que no solemos escribir).

La cómoda notación que solemos usar para las potencias de las razones trigonométricas también puede inducir a error cuando queremos calcular alguna con la calculadora. Aquí, en cambio, hemos de hacer que se calcule la razón antes que la potencia (añadiendo también algún paréntesis que nos ahorramos de escribir). Estos cálculos no son demasiado habituales en secundaria, sin embargo.

Calculemos, pues:

sen π/5
cos 4π/7
Soluciónsen2 61º
cos3 98º

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Los resultados se dan aproximados con cinco cifras significativas (quizá en alguna calculadora DAL haya que añadir algún paréntesis).
4·cos 56º 31' DAL 4cos56o ' ''31o ' ''EXE
2.2068
NM 4x56o ' ''31o ' ''cos=
RPN 4Enter56o ' ''31o ' ''cosx
71/(tg 19) DAL 72/tan19EXE
209,10
NM 72/19tan=
RPN 72Enter19tan/
9sin 24/sin 107 DAL 9sin24/sin107EXE

3.8279

NM 9x24sin/107sin=
RPN 9Enter24sinx107sin/
6tg 28/(tg 57-tg 38) DAL 6tan38/(tan57-
tan38)EXE

6.1796

NM 6x38tan/(57tan-
38tan)=
RPN 6Enter38tanx57tan
38tan-/
arrel  de (31^2+7^2-2·31·7cos50) DAL arrel(31x^2+7x^2-2x
31x7cos50)EXE

27.038

NM (31x^2+7x^2-2x
31x7x50cos)arrel
RPN 31x^27x^2+2Enter31
x7x50cosx-arrel

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Los resultados se dan aproximados con tres decimales.
sen 240º DAL sin240EXEx2EXEx^2EXE
-0.866
-1.732
-3
escrivim
-arrel de 3/2
NM 240sinx2=x^2
RPN 240sin2xx^2
cos 135º DAL cos135EXEx2EXEx^2EXE
-0,707
-1,414
-2
escrivim
-arrel de 2/2
NM 135cosx2=x^2
RPN 135cos2xx^2
tg 1230º DAL tan1230EXEx^2EXE

-0.577
-0.333

escrivim
-arrel de 3/3
NM 1230tanx^2
RPN 1230tanx^2

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Los resultados se dan aproximados con cinco cifras significativas (quizá en alguna calculadora DAL haya que añadir algún paréntesis).
1230º DAL 1230/360EXE
-3EXEx360EXE
3.4167
0.41667
150
 
Son 3 vueltas y 150º
NM 1230/360-
3=x360=
RPN 1230Enter360/
3-360x
-4000º DAL (-)4000/360EXE
+11EXEx360+360EXE
-11.111
-0.11111
320
 
Son -12 vueltas y 320º
NM 4000+/-/360=
+11=x360+360=
RPN 4000+/-Enter360/
11+360x360+
78 rad DAL 78/2piEXE-12EXEx2piEXE

12.414
0.41409
2.6018

Son 12 vueltas y 2,6 rad

NM 78/2/pi=-12=
x2xpi=
RPN 78Enter2/pi/12-2xpix
-62 rad DAL (-)62/2piEXE6+9EXE
x2pi+2piEXE

-9.8676
-0.8676
-5.4513
0.83185

Son -10 vueltas y 0,83 rad

NM 62+/-/2pi= +9=
x2xpi+2xpi=
RPN 62+/-Enter2/pi/9+2xpix

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Los resultados se dan aproximados con cuatro decimales.
sen π/5 DAL sin(pi/5)EXE
0.5878
NM (pi/5)sin
RPN pi5/sin
cos 6π/7 DAL cos(6pi/7)EXE
-0,9010
NM (6xpi/7)cos
RPN 6Enterpix7/tan
sen2 61º DAL (sin61)x^2EXE

0.7650

NM 61sinx^2
RPN 61sinx^2
cos3 98º DAL (cos98)^3EXE

-2.6957E-03

-2.6957·10-3

NM 98cosx^y3=
RPN 98cos3x^y
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