Trigonometry · real student question

Un triángulo tiene el ángulo alfa = 36 grados, el ángulo gamma = 50 grados y el lado b = 78.2 entre ellos. Aproxima el área del triángulo a la décima más cercana.

Question

En un triángulo, α=36\alpha=36^\circ, γ=50\gamma=50^\circ, y el lado b=78.2b=78.2 está entre esos dos ángulos.

Aproxima el área del triángulo a la décima más cercana.

Step-by-step solution

  1. Halla primero el tercer ángulo: sin él no se puede empezar nada. Los ángulos de un triángulo suman 180180^\circ:

    β=180αγ=1803650=94\beta=180^\circ-\alpha-\gamma=180^\circ-36^\circ-50^\circ=94^\circ

    Como β\beta es obtuso, el lado bb (opuesto a β\beta) es el lado más largo del triángulo, una comprobación útil sobre los números que vienen a continuación.

  2. Reconoce la configuración: el lado conocido está entre los ángulos conocidos (ALA). La notación estándar coloca el lado bb opuesto al ángulo β\beta, así que, conocidos α\alpha y γ\gamma, el lado bb es el lado comprendido. Ya están determinados todos los ángulos y una longitud, con lo que el triángulo queda fijado y no hay que preocuparse por el caso ambiguo (que sólo aparece en los problemas LLA).

  3. Deduce la fórmula del área a partir del teorema del seno. El área es K=12acsinβK=\tfrac12ac\sin\beta, y el teorema del seno da los dos lados desconocidos en función de bb:

    a=bsinαsinβ,c=bsinγsinβa=\frac{b\sin\alpha}{\sin\beta},\qquad c=\frac{b\sin\gamma}{\sin\beta}

    Sustituyendo,

    K=12bsinαsinβbsinγsinβsinβ=b2sinαsinγ2sinβK=\frac12\cdot\frac{b\sin\alpha}{\sin\beta}\cdot\frac{b\sin\gamma}{\sin\beta}\cdot\sin\beta=\frac{b^2\sin\alpha\sin\gamma}{2\sin\beta}

    Usar esta única fórmula evita redondear las longitudes intermedias, que es justo donde las soluciones en dos pasos suelen perder una décima.

  4. Sustituye los valores. Con b2=78.22=6115.24b^2=78.2^2=6115.24 y (con siete decimales)

    sin36=0.5877853,sin50=0.7660444,sin94=0.9975641\sin36^\circ=0.5877853,\quad \sin50^\circ=0.7660444,\quad \sin94^\circ=0.9975641

    el numerador y el denominador son

    6115.24×0.5877853×0.7660444=2753.5068,2×0.9975641=1.99512816115.24\times0.5877853\times0.7660444=2753.5068,\qquad 2\times0.9975641=1.9951281

  5. Divide y redondea.

    K=2753.50681.9951281=1380.11531380.1K=\frac{2753.5068}{1.9951281}=1380.1153\ldots\approx1380.1

    Fíjate en las cifras que siguen al punto decimal: el valor sin redondear es 1380.1151380.115, así que redondea hacia abajo a 1380.11380.1. Arrastrar los senos con sólo cuatro decimales da 1380.21380.2 y llevaría a un redondeo equivocado.

  6. Contrasta con un método completamente distinto. Al despejar los lados se obtiene a=bsinα/sinβ=46.0770a=b\sin\alpha/\sin\beta=46.0770 y c=bsinγ/sinβ=60.0510c=b\sin\gamma/\sin\beta=60.0510. Entonces K=12acsin94=1380.1153K=\tfrac12ac\sin94^\circ=1380.1153, y la fórmula de Herón con s=a+b+c2=92.1640s=\tfrac{a+b+c}{2}=92.1640 devuelve también 1380.11531380.1153. Tres caminos independientes que coinciden hasta el cuarto decimal zanjan la respuesta.

Answer

K=b2sinαsinγ2sinβ1380.1K=\frac{b^2\sin\alpha\sin\gamma}{2\sin\beta}\approx1380.1

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