Sabes cuánto te has alejado de un poste y con qué ángulo ves su parte superior. Pitágoras aún no basta: solo conocemos una longitud. La trigonometría añade la relación con el ángulo.

Para un ángulo agudo de un triángulo rectángulo, el seno es cateto opuesto dividido por hipotenusa; el coseno, cateto adyacente dividido por hipotenusa; la tangente, cateto opuesto dividido por cateto adyacente. Dependen del ángulo, no del tamaño del triángulo. La razón es la semejanza por AA; Pitágoras ayuda a comprobar longitudes.

Elegir el ángulo, nombrar los lados

Sean α el ángulo agudo elegido, a su cateto opuesto, b el adyacente y c la hipotenusa. Para 0°<α<90°:

sin⁡α = (a)/(c), cos⁡α = (b)/(c), tan⁡α = (a)/(b).

La hipotenusa siempre está frente al ángulo recto. Llega al vértice α, pero no es el cateto adyacente. Al elegir el otro ángulo agudo, a y b intercambian sus papeles; la hipotenusa permanece igual. En el dibujo sinα=3/5, cosα=4/5 y tanα=3/4. AMSI: definiciones y elección de lados.

Lados respecto de α

ABCαa = 3b = 4c = 5

El ángulo se mide desde la horizontal

35°d = 12e = 1,6H

0,6 / 3 = 20%, no 20°

α ≈ 11,31°L ≈ 3,06d = 3h = 0,6
Cada panel tiene escala uniforme propia. Primero: α está en A; opuesto BC=a=3, adyacente AB=b=4, hipotenusa AC=c=5. Segundo: la horizontal d=12 m está a la altura del instrumento e=1,6 m; la visual de35° da H≈10,0 m con el suelo al mismo nivel. Tercero: h=0,6 m,d=3 m,L≈3,06 m, ángulo≈11,31°; no se exagera la vertical. Las marcas rectas distinguen altura y pendiente.

Las tres razones son adimensionales: metros divididos por metros. Para un ángulo agudo, 0<sinα<1, 0<cosα<1 y tanα>0. Duplicar todos los lados no cambia ninguna razón.

Los datos deciden la fórmula

No hace falta recordar todas las fórmulas a la vez: marca el lado conocido y el buscado.

  • Cateto opuesto e hipotenusa → seno: a=c sinα o c=a/sinα.
  • Cateto adyacente e hipotenusa → coseno: b=c cosα o c=b/cosα.
  • Ambos catetos → tangente: a=b tanα o b=a/tanα.

Si conocemos ambos catetos, α=arctan(a/b). En una calculadora, tan⁻¹ suele indicar esta función inversa, no 1/tanα. Usa DEG para datos en grados. El otro ángulo agudo mide 90°−α.

Podemos obtener algunos valores exactos para comprobar:

  • 30°: sin30°=1/2, cos30°=√3/2, tan30°=1/√3.
  • 45°: seno y coseno valen √2/2; tangente, 1.
  • 60°: seno vale √3/2, coseno 1/2, tangente √3.

Los valores de 30° y 60° salen de medio triángulo equilátero; el de 45°, de un triángulo rectángulo isósceles.

Dividir a²+b²=c² entre c² también da sin²α+cos²α=1; de las razones sale tanα=sinα/cosα. Son comprobaciones de coherencia, no sustituyen la elección correcta de lados.

Altura: incluye el nivel del instrumento

El instrumento está a e=1,6 m del suelo. La distancia horizontal a un poste vertical es d=12 m; la visual forma un ángulo de elevación α=35° desde la horizontal. Si el suelo junto al instrumento y la base del poste está al mismo nivel:

H = e + dtan⁡α = 1,6 + 12tan⁡(35°) ≈ 10,0 m.

La tangente da cuánto supera la cima al instrumento: añadimos e. Una base más baja o alta requiere corregir el desnivel. 10,0 es el resultado redondeado de un modelo ideal, no una promesa de precisión en campo.

La distancia inclinada L a lo largo de la visual es otra magnitud. Si la conociéramos, el desnivel sería L sinα y la proyección horizontal L cosα. No sustituyas d por L en la fórmula de la tangente.

Una pendiente del 20% no son 20°

En una subida rectilínea, la altura h, el recorrido horizontal d y la longitud inclinada L forman un triángulo rectángulo. La pendiente porcentual es:

i = (h)/(d) ⋅ 100% = tan⁡α ⋅ 100%.

Subir 0,6 m en 3 m horizontales da 20%. El ángulo es arctan(0,2)≈11,31° y la longitud inclinada √(3²+0,6²)≈3,06 m. El denominador es 3 m, no 3,06 m. A 45° la pendiente es 100%; no tiene un límite natural de 100 como parte de un todo. Esri: tres formas de expresar la pendiente.

Aquí bastan ángulos agudos y triángulos rectángulos. El círculo completo, los signos y la periodicidad pertenecen a la trigonometría del curso de álgebra.