¿Para qué sirve la trigonometría?

Si estamos empezando a estudiar trigonometría, muy posiblemente habrá 3 fórmulas que ya nos serán familiares:

Sea el triángulo ABC un triángulo rectángulo como el de la figura,

Triángulo rectángulo

El seno del ángulo α es la relación entre el cateto opuesto a ese ángulo (CO) y la hipotenusa (H):

Fórmula del seno

El coseno del ángulo α es la relación entre el cateto adyacente a ese ángulo (CA) y la hipotenusa (H):

Fórmula del coseno

La tangente del ángulo α es la relación entre el cateto opuesto (CO) y el cateto adyacente (CA):

Fórmula de la tangente

Y, conocemos además el teorema de Pitágoras, que dice que el cuadrado de la hipotenusa de un triángulo rectángulo es igual a la suma de sus catetos:

Teorema de Pitágoras

Seguro que alguna vez habéis visto por la calle un operario realizando mediciones con un teodolito. Los utilizan los topógrafos y los ingenieros para calcular distancias, pendientes y alturas.

Seguro que alguna vez habéis visto por la calle un operario realizando mediciones con un teodolito. Los utilizan los topógrafos y los ingenieros para calcular distancias, pendientes y alturas.

Ahora bien, ¿para qué nos sirve la trigonometría? La trigonometría se utiliza para calcular distancias desconocidas, midiendo ángulos (con un aparato que se llama teodolito) y distancias conocidas.

Por ejemplo:

Hemos ido de vacaciones a París con nuestra familia y estamos delante de la torre Eiffel. Es preciosa y nos impresiona muchísimo, pero nos preguntamos cuánto debe de medir. ¿Lo podemos calcular? Sí, solo necesitamos saber a cuánta distancia estamos de la torre y con qué ángulo de elevación la miramos, es decir, cuánto levantamos la vista para mirar al punto más alto de la torre.

triángulo rectángulo torre Eiffel

Si sabemos que estamos a una distancia de 87 metros y que el ángulo de elevación es de 75⁰, el triángulo que debemos resolver es:

triangulo rectangulo torre Eiffel con datos

En este caso sabemos que la información que tenemos es el cateto adyacente (CA) de nuestro triángulo y el ángulo α, mientras que lo que queremos encontrar es el cateto opuesto (CO). Por lo tanto, la fórmula que tendremos que usar es la de la tangente, ya que es esta la que relaciona el ángulo y los catetos:

Fórmula de la tangente

En esta fórmula sustituimos la información que tenemos, es decir, α = 75º y CA = 87 m:

Sustituimos nuestro ángulo de elevación y la distancia a la que nos encontramos por el ángulo alfa y el cateto adyacente respectivamente

Aislando CO,

Multiplicando en nuestra calculadora la tangente de 75 por 87,

Encontramos que la torre Eiffel tiene una altura de 324 metros.

Gracias a este ejemplo hemos visto que, dependiendo de la información que tengamos, aplicaremos una fórmula u otra.

En la siguiente tabla se muestra la fórmula que tendremos que aplicar en función de la información que nos dé el enunciado del problema:

Tabla de fórmulas según información e incógnita

Fuentes:

Matemàtiques 4 ESO, E. Vallès, J.M. Yábar, N. Margalef, Editorial Teide.

Colaboradores de Wikipedia. Triángulo rectángulo [en línea]. Wikipedia, La enciclopedia libre, 2013 [fecha de consulta: 4 de noviembre del 2013]. Disponible en <http://es.wikipedia.org/wiki/Triángulo_rectángulo>.

Colaboradores de Wikipedia. Teodolito [en línea]. Wikipedia, La enciclopedia libre, 2013 [fecha de consulta: 4 de noviembre del 2013]. Disponible en <http://es.wikipedia.org/wiki/Teodolito>.

Sitio web oficial Torre Eiffel

10 grandes avances de las Matemáticas

Si bien es relativamente sencillo hacer una lista de algunos de los descubrimientos científicos más relevantes de la historia, del siglo o de la última década, establecer cuáles son los descubrimientos matemáticos que han marcado un antes y un después puede ser tarea algo más complicada.

Las Matemáticas han evolucionado desde sus orígenes de una manera muy fluida y constante, con cientos de matemáticos aportando nuevas ideas, nuevos conceptos y demostraciones, manteniendo comunicación entre ellos e intercambiando opiniones. Quizá una nueva idea era en realidad desarrollada durante 50 años por otros predecesores y demostrada al cabo de 100 años, con lo que establecer una fecha o un acontecimiento concretos podría resultar, además de falso, injusto para todos los que aportaron su conocimiento y dedicación.

A pesar de todo ello, hemos intentado hacer una selección de algunas de las bases fundamentales de las Matemáticas, que sirvieron para poder desarrollar posteriormente grandes ramas nunca antes imaginadas.

1. Teorema de Pitágoras

Teorema de Pitágoras

Establece que en todo triángulo rectángulo, el cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los catetos. Este teorema, junto con otros de Euclides (aprox. 365-300 a.C.), presentados en su obra «Elementos de Geometría» representan la base de la trigonometría, de gran aplicación hoy en día en medidas modernas y equipos tecnológicos.

2. Teorema fundamental del Cálculo

Gracias al desarrollo, a partir de la geometría analítica, de un nuevo enfoque geométrico y analítico de las derivadas matemáticas aplicadas sobre curvas definidas a través de ecuaciones y de una nueva notación matemática, Isaac Newton y Gottfried Leibniz crearon, en el siglo XVII, el cálculo infinitesimal, con lo que se inaugura la era del Análisis Matemático, la derivada, la integración y las ecuaciones diferenciales.

El teorema consiste en la afirmación de que la derivación e integración de una función son operaciones inversas. Esto significa que toda función continua integrable verifica que la derivada de su integral es igual a ella misma.

 3. Euler

Leonhard Euler

Leonhard Euler fue un matemático y físico suizo, considerado uno de los más grandes matemáticos de todos los tiempos. Una de sus principales contribuciones es la introducción de la notación matemática, incluyendo el concepto de función (y cómo la representamos con f(x)), funciones trigonométricas, la letra e, denominada constante de Euler, como base del algoritmo neperiano, la letra griega sigma para los sumatorios y la letra i para los números imaginarios, así como el símbolo π (pi) para la relación entre la longitud de una circunferencia y su diámetro. Además, estableció las reglas de utilización de los infinitos pequeños y desarrolló métodos de integración y de resolución de ecuaciones diferenciales.

4. Probabilidad

La doctrina de las probabilidades data de la correspondencia de Pierre de Fermat y Blaise Pascal (1654), si bien Christiaan Huygens (1657) le dio el tratamiento científico. Finalmente fueron Jakob Bernoulli y Abraham de Moivre quienes trataron el tema como una rama de las matemáticas.

Gracias a la Probabilidad se pueden extraer conclusiones sobre la probabilidad discreta de sucesos potenciales y la mecánica subyacente discreta de sistemas complejos en áreas como la estadística, la física, la matemática y la filosofía.

5. Teorema del valor medio

Demostrado por Joseph-Louis Lagrange (1736-1813), este teorema es una propiedad de las funciones derivables en un intervalo. Algunos matemáticos consideran que este teorema es el más importante de cálculo y se usa normalmente para demostrar otros teoremas.

Viñeta del ilustrador cómico Montt

Viñeta del ilustrador cómico Montt

6. Teorema fundamental de la Aritmética

Afirma que todo entero positivo se puede representar de forma única como producto de factores primos. Prácticamente demostrado por primera vez por Euclides, su primera demostración completa apareció de la mano del genio Carl Friedrich Gauss, en 1801.

7. Teorema fundamental del Álgebra

Establece que todo polinomio de una variable no constante con coeficientes complejos tiene una raíz compleja. Después de varios intentos por parte de Euler, Foncenex, Lagrange, Laplace y Gauss entre otros por demostrar este teorema, fue Jean-Robert Argand quien en 1806 publicó una prueba correcta para el teorema, enunciando el teorema fundamental del álgebra para polinomios con coeficientes complejos.

8. Concepto de espacio vectorial

En álgebra abstracta, un espacio vectorial es una estructura algebraica creada a partir de un conjunto no vacío, una operación interna y una operación externa, con 8 propiedades fundamentales. A los elementos de un espacio vectorial se les llama vectores.

A partir del concepto de espacio vectorial y sus implicaciones, se desarrolló una parte del álgebra de importantes aplicaciones en otras ramas de la matemática, la ciencia y la ingeniería, como por ejemplo las rutinas modernas de compresión de imágenes y sonido.

9. Álgebra de Boole

También llamada álgebra booleana, es una estructura algebraica que esquematiza las operaciones lógicas Y, O, NO y SI (AND, OR, NOT, IF), así como el conjunto de operaciones unión, intersección y complemento, utilizando únicamente los números 0 y 1.

Definida por el matemático inglés George Boole en 1847, el álgebra de Boole supone el punto de partida para la lógica matemática y base de la electrónica digital.

10. Teoría de Juegos

En 1928, el matemático John von Neumann desarrolla de manera amplia lo que anteriormente se había planteado como análisis de estrategia y teoría de juegos, convirtiendo la teoría de juegos en campo de estudio propiamente. La teoría de juegos utiliza modelos para estudiar interacciones en estructuras formalizadas de incentivos (los llamados «juegos») y llevar a cabo procesos de decisión, estudiando las estrategias óptimas así como el comportamiento previsto y observado de los individuos en juego. Desarrollada en sus comienzos como una herramienta para entender el comportamiento de la economía, la teoría de juegos se usa actualmente en muchos campos, como en biología, sociología, psicología y filosofía.