Un punto del borde de una rueda gira 60°. ¿Cómo hallar sus coordenadas? Seno y coseno convierten el giro en coordenadas, incluso tras vueltas completas. Usamos funciones y potencias y raíces.
Medir el giro
Partimos de la dirección horizontal positiva. El sentido antihorario es positivo; el horario, negativo. Una vuelta devuelve el punto pero añade 360°. π es la circunferencia dividida por el diámetro. Un radián es longitud de arco s dividida por radio R:
θ = (s)/(R), s = Rθ; (360)^(∘) = 2π rad, (180)^(∘) = π rad.
A 1 radián el arco iguala el radio. El radián es adimensional, pero rad lo distingue de grados. La fórmula del arco necesita θ en radianes.
Giro y coordenadas
x²+y²=1
Cuatro funciones desde dos coordenadas
En un círculo de radio 1 centrado en (0,0):
P = (cosθ,sinθ); tanθ = (sinθ)/(cosθ), cotθ = (cosθ)/(sinθ).
Seno es coordenada vertical; coseno, horizontal. Ambos existen para todo ángulo real y están en [−1,1]. En I ambos son positivos; en II cos es negativo, en III ambos negativos y en IV sin negativo.
Tangente no existe para θ=π/2+kπ; cotangente, para θ=kπ, con k entero: el denominador correspondiente es cero. OpenStax
Conexión con el triángulo
Para un ángulo agudo, las proyecciones del radio forman un triángulo rectángulo: sin=opuesto/hipotenusa, cos=adyacente/hipotenusa. En otros cuadrantes las coordenadas pueden ser negativas; las longitudes no.
θ = π/3: P = (1/2,√(3)/2), tanθ = √(3), cotθ = 1/√(3).
Para R=2 m, el punto es (1,√3) m y el arco 2π/3 m. θ+2πk comparte sin/cos. Comprueba DEG/RAD: el número 60 sin unidad no determina un giro.