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Existe una relación muy útil para la
resolución de triángulos que relaciona los lados con los ángulos. Esta
relación es conocida como teorema del seno |
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En el triángulo AC´C se verifica h c = b × sen(A) Análogamente en el triángulo BC´C h c = a × sen(B) Igualando ambas expresiones resulta la igualdad a × sen(B) = b × sen(A) expresión equivalente a Igualmente podemos considerar los triángulos rectágulos AA´C y ABA al trazar la altura relativa al vértice A. Mediante un razonamiento análogo al anterior obtendremos |
De las expresiones obtenidas podemos deducir que expresión conocida como teorema del seno (o de los senos) y que
demuestra que la relación que existe entre los lados de un triángulo y los
senos opuestos es siempre la misma. |
El teorema es válido para cualquier tipo
de triágulo. |
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En el triángulo obtusángulo de la figura si consideramos la altura h c relativa al vértice C, en el triángulo rectángulo AC´C resulta h c = b × sen(A) y en el triángulo rectángulo BC´C sen(δ) = sen(180 - B) = sen(B) = h
c/a de donde h c = a × sen(B). Igualando ambas expresiones obtenemos Si consideramos la altura h a
o bien h b y razonando de forma análoga obtenemos nuevamente la
expresión del teorema. |
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A partir del Teorema del Seno podemos
relacionar fácilmente una triángulo con la
circunferencia circunscrita al mismo. Si consideramos el triángulo ACB y es BM = d el diámetro de la circunferencia circunscrita, el triángulo BMC es recto en C y los ángulos A y M son iguales (pues abarcan el mismo arco BC). De todo ello resulta que sen(A) = sen(M) y como sen(M) = a/d Es
decir, que en cualquier triángulo la relación entre un lado y el seno del
ángulo opuesto es igual al diámetro de la circunferencia circunscrita a dicho
triángulo. |
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Una demostración vectorial del Teorema
del Seno (En lo que sigue, las magnitudes vectoriales se designan en negrita) Efectuamos el producto vectorial AB × AC. Como AB = AC + CB y el producto vectorial es distributivo respecto a la suma de vectores, resulta AB × AC = (AC + CB) × AC
= = AC × AC + CB × AC
= CB × AC Repitiendo el mismo procedimiento, ahora teniendo en
cuenta que AC = AB + BC AB × AC = AB × (AB + BC)
= = AB × AB + AB × BC
= AB × BC Es decir, los vectores AB × AC, CB
× AC y AB × BC son iguales y por tanto tienen el mismo
módulo | AB × AC | = | CB × AC | = | AB × BC | Como | AB × AC | = | AB | | AC | sen(A) = c b sen(A) | CB × AC | = | CB | | AC | sen(C) = a b sen(C) | AB × BC | = | AB | | BC | sen(B) = c a sen(B) es decir c b sen(A) = a b sen(C) = c a sen(B) y dividiendo esas igualdades por abc, se obtiene el teorema. |
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En el triángulo rectángulo AC´C se verifica b 2 = m 2 + hc2 siendo m la proyección ortogonal del lado
b sobre c y hc la altura relativa al vértice C. |
Si m y n son las proyecciones ortogonales de los lados b y a sobre el lado c y consideramos el triángulo rectángulo BC´C resulta a 2 = hc2 +
n 2 = hc2 + (c - m) 2 = Expresión que proporciona el valor del cuadrado
del lado opuesto a un ángulo agudo a 2 = b 2 + c 2 - 2bc cos(A) Teorema del Coseno |
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En el triángulo rectángulo AC´C se verifica b 2 = m 2 + hc2 siendo m la proyección ortogonal del lado
b sobre c y hc la altura relativa al vértice C. |
Sea el triángulo BAC obstusángulo en A. Si m es la proyección ortogonal del lado b sobre c tendremos a 2 = hc2 +
(c + m) 2 = c 2 + 2mc + (m 2 + hc2)
= Expresión que proporciona el valor del cuadrado
del lado opuesto a un ángulo obtuso Como en el triángulo AC´C resulta que m = b cos(180 - A) = - b cos(A) si sustituimos en (*) volvemos a obtener la expresión obtenida
anteriormente para el teorema del coseno. Es decir, dicho teorema se verifica
para cualquier tipo de triángulo. (Para el caso particular que A = 90º
obtendríamos el teorema de Pitágoras) |
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Tanto la expresión del cuadrado del lado opuesto a un ángulo agudo como la del cuadrado del lado opuesto a un ángulo obtuso son dos excelentes criterios para determinar con qué tipo de triángulo nos encontramos. Según que el cuadrado del lado de un triángulo sea menor, igual o mayor que la suma de los cuadrados de los otros dos, el ángulo seráa agudo, recto u obtuso. · Si los lado de un triángulo vinen dados por la terna (3,4,5) se trata de un triángulo rectángulo pues 3 2 + 4 2 = 5 2. · Si los lados vienen dado por la terna (3,5,7) se trata de un triángulo obtusángulo pues 3 2 + 5 2 = 34 < 7 2. · Si la terna de los lados
es (7,8,10) el triángulo es acutángulo pues 7 2 + 8 2 =
113 > 10 2 |
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Una demostración vectorial del Teorema
del Coseno aa = (c - b)(c - b)
= bb + cc - 2 bc = Es decir |a|
2 = |b| 2 + |c| 2 - 2 |b||c|
cos (b, c) |
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