Definición: Se llama intervalo al conjunto de números reales
comprendidos entre otros dos dados: $a$ y $b$ que se llaman
extremos del intervalo, $a$ es el extremo inferior y $b$ es el
extremo superior ($a \leq b$). La representación de un intervalo finito en
la recta numérica es un segmento (trozo de recta limitado por dos puntos).
La idea principal que debemos asociar al concepto de intervalo es la de un conjunto de números.
Definición: Se llama amplitud o longitud del intervalo a la diferencia del extremo superior y el extremo inferior:
$$ \text{ amplitud del intervalo, longitud del intervalo} = d(a, b) = b - a $$.
Si los extremos del intervalo abierto coinciden, el intervalo representa al conjunto vacío: $(a, a) = \emptyset $
Si los extremos del intervalo cerrado coinciden, el intervalo representa al punto $a$: $[a, a] = \{ a \} $
Siempre $ a \leq b$. No tiene sentido hablar del intervalo $[5, -3]$ ya que no existen números que sean mayores que 5 y a la vez menores que -3.
Intervalos finitos: son los intervalos de amplitud finita.
Intervalo abierto ($a$, $b$), es el conjunto de todos los números reales mayores que $a$ y menores que $b$.
$$(a, b) = ]a, b[ = \{ \boldsymbol{x} \in \mathbb{R} \ \big | a < x < b \}$$
Intervalo cerrado [$a$, $b$], es el conjunto de todos los números reales mayores o iguales que $a$ y menores o iguales que $b$.
$$[a, b] = \{ \boldsymbol{x} \in \mathbb{R} \ \big | a \le x \le b \} = (a, b) \ \bigcup \ \{ a, b \} $$
Intervalo semiabierto por la izquierda o semicerrado por la derecha, ($a$, $b$], es el conjunto de todos los números reales mayores que
$a$ y menores o iguales que $b$.
$$(a, b] = \{ \boldsymbol{x} \in \mathbb{R} \ \big | a < x \leq b \} = (a, b) \ \bigcup \ \{ b \} $$
Intervalo semiabierto por la derecha o semicerrado por la izquierda, [$a$, $b$), es el conjunto de todos los números reales mayores o
iguales que $a$ y menores que $b$.
$$[a, b) = \{ \boldsymbol{x} \in \mathbb{R} \ \big | a \leq x < b \} = (a, b) \ \bigcup \ \{a\} $$
Los dos extremos del intervalo también pueden ser infinito, en
este caso serían todos los reales, es decir, el intervalo, ($-
\infty$, $+ \infty$), es el conjunto de todos los números
reales, la recta numérica.
Se define el entorno abierto de centro $c$ y radio $r \geq 0$, se denota $E(c, r) = E_{r}(c)$ al intervalo abierto
$$ E_{r}(c) = (c - r, c + r) = \{x \in
\mathbb{R} \ \big | c - r < x < c + r \} = \{x \in
\mathbb{R} \ \big | -r < x - c < r \} = \{x \in
\mathbb{R} \ \big | \mid x - c \mid < r \}$$
Se define el entorno cerrado centro de centro $c$ y radio $r$, se denota $E[c, r] = E_{r}[c]$ al intervalo cerrado
$$ E_{r}[c] = [c - r, c + r] = \{x \in
\mathbb{R} \ \big | c - r \leq x \leq c + r \} = \{x \in
\mathbb{R} \ \big | - r \leq x - c \leq r \} = \{x \in
\mathbb{R} \ \big | \mid x - c \mid \leq r \}$$
¿Cómo pasamos de intervalo $(a, b)$ a entorno $E(c, r) = E_{r}(c)$? Si
igualamos los extremos del intervalo con los extremos del entorno formamos
el siguiente sistema:
$$ \Large \cases{ a = c - r \cr \cr b = c + r } $$
Cuya solución es la siguiente:
$$ a + b = 2c \Leftrightarrow c = \dfrac{a + b}{2} \ \text{el centro es el punto medio del intervalo;}$$
$$ b - a = 2r \Leftrightarrow r = \dfrac{b - a}{2} \ \text{el radio es la mitad de la amplitud del intervalo.} $$
Veamos un ejemplo, el intervalo abierto $(3,7)$ lo vamos a pasar a
entorno:
$$ c = \dfrac{a + b}{2} \Leftrightarrow c = \dfrac{3 + 7}{2} = 5$$
$$ r = \dfrac{b - a}{2} \Leftrightarrow c = \dfrac{7 - 3}{2} = 2$$
Es decir el intervalo abierto $(3,7)$ es el entorno de centro 5 y radio 2 $E(5, 2) = E_{2}(5)$
$$(3,7) = E(5, 2)$$
Exactamente igual si fuera un intervalo cerrado $[3,7] = E[5, 2] = E_{2}[5]$
¿Cómo pasamos de entorno $E(c, r) = E_{r}(c)$ a intervalo $(a, b)$? Vamos a pasar de entorno abierto de centro -3 y radio 4 $E(-3, 4) = E_{4}(-3)$ a intervalo:
El extremo inferior del intervalo es centro $-$ radio: $ a = c - r \Leftrightarrow a = -3 - 4 = -7 $
El extremo superior del intervalo es centro $+$ radio: $ b = c + r \Leftrightarrow a = -3 + 4 = 1 $
Luego entorno abierto de centro -3 y radio 4, $E(-3, 4) = E_{4}(-3)$, es el intervalo abierto $(-7, 1)$.
$$E(-3, 4) = (-7, 1)$$
Exactamente igual si fuera el entorno cerrado $E[-3, 4] = [-7, 1]$
Para ponerlo como entorno necesitamos el punto medio y el radio. El punto medio:
Se calcula aplicando la fórmula $ c = \dfrac{\ a + b\ }{2}$, donde $a$ y $b$ son los extremos del intervalo:
$$ c = \dfrac{\ -11 + 15\ }{2} = \dfrac{\ 4\ }{2} = 2 $$
Y el radio es la mitad de la amplitud del intervalo, es decir, $ r = \dfrac{\ b - c \ }{2} $
$$ r = \dfrac{\ 15 - (-11)\ }{2} = \dfrac{\ 15 + 11\ }{2} = \dfrac{\ 26\ }{2} = 13 $$
Luego el intervalo $(-11, 15) = E_{13}(2) $
Para ponerlo como entorno necesitamos el punto medio y el radio. El punto medio:
Se calcula aplicando la fórmula $ c = \dfrac{\ a + b\ }{2}$, donde $a$ y $b$ son los extremos del intervalo:
$$ c = \dfrac{\ -14 + 4\ }{2} = \dfrac{\ -10\ }{2} = -5 $$
Y el radio es la mitad de la amplitud del intervalo, es decir, $ r = \dfrac{\ b - c \ }{2} $
$$ r = \dfrac{\ 4 - (-14)\ }{2} = \dfrac{\ 4 + 14\ }{2} = \dfrac{\ 18\ }{2} = 9 $$
Luego el intervalo $[-14, -4] = E_{9}(-5) $
Para ponerlo como intervlo necesitamos calcular el extremo inferior y superior del intervalo.
El extremo inferior: $ a = c - r$, el extremo superior $b = c + r$. Aplicando las fórmulas tenemos:
$ a = c - r = - 5 - 7 = -12 $ y $ b = c + r = - 5 + 7 = -2 $
Luego el entorno abierto de centro -5 y radio 7 es el intervalo abierto $(-12, -2) = E_{7}(-5)$
Para ponerlo como intervlo necesitamos calcular el extremo inferior y superior del intervalo.
El extremo inferior: $ a = c - r$, el extremo superior $b = c + r$. Aplicando las fórmulas tenemos:
$ a = c - r = 10 - 5 = 5 $ y $ b = c + r = 5 + 10 = 15 $
Luego el entorno cerrado de centro 10 y radio 5 es el intervalo cerrado $[5, 15] = E_{7}(-5)$
De distancias a intervalos.
El módulo o valor absoluto de un número es la distancia en la recta numérica de dicho valor al origen $O$. Es siempre mayor o igual que cero.
$$ \Big | x \Big | = d(x, O) = \cases{ \cr \ x \text{ si } x \geq 0 \cr \cr -x \text{ si } x \lt 0 \cr \cr } = máx \left \{ x, -x \right \} $$
Ejemplos:
$$ \Big | 0 \Big | = 0, \Big | -11 \Big | = 11 \text{ y } \Big | 34 \Big | = 34 $$
El valor absoluto de un número y su opuesto es el mismo, ya que los dos están a la misma distancia del origen:
$$ \Big | -13 \Big | = \Big | 13 \Big | = 13 $$
$\bullet$ Si ahora cogemos $ \Big | x \Big | \lt 3 $, ¿qué sera? Podemos probar con algunos números, por ejemplo:
- ¿el 2 cumple esa condición? Sí; ¿y el -2? Sí; ¿y el 225? También; ¿y el 3? El 3 No, ya que la distancia debe ser menor que 3.
Así pues, $ \Big | x \Big | \lt 3 $ lo podemos poner como $(-3, 3)$ es decir, el conjunto de puntos que están a una distancia menor que 3 de 0.
$\bullet$ Si ahora cogemos $ \Big | x \Big | \leq 3 $, ¿qué sera? Podemos probar con algunos números, igual que antes, pero vemos que el 3 sí que está en dicho conjunto. Luego $ \Big | x \Big | \leq 3 \Longleftrightarrow x \in [-3, 3] $
$\bullet$ Si ahora cogemos $ \Big | x \Big | \gt 3 $, ¿Qué será? Los números que son mayores que 3 eso está claro, pero también los que son menores que -3. Probemos con el número -3,1; $ \Big | -3,1 \Big | = 3,1 \gt 3 $. Luego $ \Big | x \Big | \gt 3 = (-\infty, -3) \ \bigcup \ (3, +\infty)$
$\bullet$ Si cogemos el igual $ \Big | x \Big | \geq 3 $, ¿Qué será? Los números que son mayores o iguales que 3, eso vuelve a estar claro, pero también los que son menores o iguales que -3. Probemos con el número -3,1; $ \Big | -3,1 \Big | = 3,1 \geq 3 $. Luego $ \Big | x \Big | \geq 3 = (-\infty, -3] \ \bigcup \ [3, +\infty)$
Así, si cambiamos 0 por un número real cualquiera $a$ y $b$ es una, tenemos lo siguiente:
$$ d(x, a) = \Big | x - a \Big | = b $$
«Los puntos $x$ de la recta numérica que están a una distancia $b$ del punto $a$»
Los puntos que están a una distancia 5 de 3 $ \Rightarrow d(x, 3) = \Big | x - 3 \Big | = 5 \Rightarrow \cases{ \cr \ x - 3 = 5 \cr \cr x - 3 = -5 \cr \cr } \Rightarrow \cases{ \cr \ x = 5 + 3 = 8 \cr \cr x = -5 + 3 = - 2 \cr \cr } $
Los puntos que están a una distancia 10 de -4 $ \Rightarrow d(x, -4) = \Big | x - (-4) \Big | = \Big | x + 4 \Big | 10 \Rightarrow \cases{ \cr \ x + 4 = 10 \cr \cr x + 4 = -10 \cr \cr } \Rightarrow \cases{ \cr \ x = 10 - 4 = 6 \cr \cr x = - 10 - 4 = - 14 \cr \cr } $
$ | x - a | = b $ es el conjunto de números a una distancia de $a$ igual a $b$. Son los puntos $ b + a$ y $-b +a$
$ | x - a | \lt b $ es el conjunto de números a una distancia de $a$ menor que $b$. Son los puntos cuya distancia a $a$ es igual a $b$ y sería el intervalo abierto $(-b + a, a + b)$.
$ | x - a | \leq b $ es el conjunto de números a una distancia de $a$ menor o igual que $b$. Son los puntos cuya distancia a $a$ es igual a $b$ y sería el intervalo cerrado $[-b + a, a + b ]$.
$ | x - a | \gt b $ es el conjunto de números a una distancia de $a$ mayor que $b$. Sería la unión de los intervalos $(-\infty, -b + a)\ \bigcup \ ( a + b, \infty) $
$ | x - a | \geq b $ es el conjunto de números a una distancia de $a$ mayor o igual que $b$. Sería la unión de los intervalos $(-\infty, -b + a ] \ \bigcup \ [ a + b , \infty) $
donde $R$ es el radio de la circunferencia circunscrita al triángulo
$\triangle{ABC}$.
Teorema del coseno:
Teorema del coseno es una generalización del teorema de Pitágoras en los
triángulos. El teorema relaciona un lado de un triángulo cualquiera con los
otros dos y con el coseno del ángulo formado por estos dos lados.
Entrada del
blog donde se explican
la interpretación geométrica de las razones trigonométricas de un ángulo del
primer cuadrante, y el seno, coseno de la suma de ángulos.
Entrada del
blog donde se indican
las razones trigonométricas de los ángulos notables entre $[0, 2\pi]$ y las
conversiones de grados a radianes, de radianes a grados, de grados decimales a
sexagesimales y de grados sexagesimales a decimales.
Resolución de triángulos no rectángulos
Cosas a tener en cuenta:
La suma de los ángulos internos de un triángulo suma $\gss{180} = \widehat{A} + \widehat{B} + \widehat{C}$.
Las longitudes de los Lados del Triángulo deben cumplir la condición de existencia del triángulo que establece, que la suma de las longitudes de dos lados cualesquiera siempre debe ser mayor que la longitud del tercer lado. Este es un pilar fundamental en la definición de un triángulo.
$$ \cases{ a + b > c \cr \cr a + c > b \cr \cr b + c > a \cr } $$
El lado más largo se encuentra frente al ángulo más grande y el lado más pequeño frente al ángulo más pequeño.
Casos
Tenemos 5 casos:
$\odn{1}{er}$ CASO: Conocidos los 3 lados (Si existe la solución es única). $\rightarrow$ Teorema del coseno una vez para calcular un ángulo; después teorema del coseno para calcular el segundo ángulo. El tercer ángulo a partir de los dos anteriores.
$\odn{2}{o}$ CASO: Conocidos dos lados y el ángulo comprendido entre ellos. (Si existe la solución es única) $\rightarrow$ Teorema del coseno para calcular el lado que falta. Después el teorema del coseno para calcular otro ángulo y después el tercer ángulo a partir de los dos anteriores.
$\odn{3}{er}$ CASO: Conocidos dos lados y el $\underline{\underline{\textbf{ángulo agudo}}}$ no comprendido entre ellos.
$\rightarrow$ Teorema del seno para calcular uno de los ángulos que falta. Geométricamente puede ocurrir lo siguiente:
El triángulo no existe. Al aplicar el teorema del seno, se obtiene mayor que la unidad o menor que -1.
Triángulo existe y es único: Uno de los ángulos del teorema del seno no cumplirá que la suma de los ángulos interiores es $\pi$ radianes. El tercer ángulo con la resta y el tercer lado con el teorema del seno.
Dos posibles triángulos solución, con el teorema del seno, ambas soluciones son válidas. El tercer ángulo con la resta y el tercer lado con el teorema del seno.
$\odn{4}{o}$ CASO: Conocidos dos lados y el «ángulo obtuso» no comprendido entre ellos (Si existe la solución es única).
$\rightarrow$ Teorema del seno para calcular uno de los ángulos que faltan, el tercero restando. Teorema del seno para el lado que falta.
$\odn{5}{o}$ CASO: Conocidos un lado y dos ángulos, es decir, los tres ángulos. (Si existe la solución es única). $\rightarrow$ Teorema del seno dos veces para calcular los dos lados que faltan.
$\odn{5}{o}$ CASO: $b= \msqrt{2}$ m, $\hat{A} = \gss{30}$ y $\hat{B} = \gss{45}$.
$$ \hat{C} = \gss{180} - \gss{30} - \gss{45} = \gss{105} $$
$$ a = \mfrac{b \cdot \sen(\gss{30})}{ \sen(\gss{45}) } = 1,04 \qquad \text{ y } \qquad c = \mfrac{b \cdot \sen(\gss{105})}{ \sen(\gss{45}) } = 3,65 $$
Otros ejercicios
Queremos calcular el lado $c$, para ello usaremos el Teorema del Coseno:
$$ c^2 = a^2 + b^2 - 2bc \cos \widehat{C} $$
Sustituyendo las variables por su valor, que $\cos \gss{120} = \dfrac{\ -1\ }{ 2 } $ tenemos que:
$$ c^2 = 5^2 + 3^2 - 2\cdot 5 \cdot 3 \cdot \cos \gss{120} \Rightarrow c^2 = 25 + 9 - 2 \cdot 5 \cdot 3 \cdot \left ( \dfrac{\ -1\ }{ 2 } \right) \Rightarrow $$
$$ \Rightarrow c^2 = 25 + 9 + 15 \Rightarrow c^2 = 49 \Rightarrow c= 7 $$
Ahora calculamos cualquiera de los ángulos que nos quedan $\widehat{A} $ o $\widehat{B}$, vamos con $\widehat{B}$:
$$ b^2 = a^2 + c^2 - 2ac \cos \widehat{B} \Rightarrow 2ac \cos \widehat{B} = a^2 + c^2 - b^2 \Rightarrow \cos \widehat{B} = \dfrac{\ a^2 + c^2 - b^2\ }{ 2ac } $$
Sustituyendo los datos en las variables:
$$ \cos \widehat{B} = \dfrac{\ a^2 + c^2 - b^2\ }{ 2ac } = \dfrac{\ 5^2 + 7^2 - 3^2\ }{ 2 \cdot 5 \cdot 7 } = \dfrac{\ 65\ }{ 70 } = \dfrac{\ 13\ }{ 14 } $$
Es decir:
$$ \widehat{B} = \arccos \left ( \dfrac{\ 13\ }{ 14 } \right) = \gss{21,79} = \gss{21} 47' 24''$$
Y por tanto
$$ \widehat{A} = \gss{38,21} = \gss{38} 12' 36'' $$
Al darnos dos de los tres ángulos, podemos calcular el tercer ángulo restando:
\[ \hat{B} = \gss{180} - \gss{32} - \gss{93} = \gss{55} \]
Aplicando el teorema del seno dos veces calculamos los lados que nos faltan:
Área = \( \mfrac{1}{2} \cdot a \cdot b \cdot \sen \hat{C} = \mfrac{1}{2} \cdot 12,5 \cdot 10,5 \cdot \sen (\gss{40}) = 42,72m^2\)
Aplicamos el teorema del seno:
\[ \mfrac{a}{\sen \hat{A} } = \mfrac{b}{\sen \hat{B} } \implies \sen \hat{B} = \mfrac{b \cdot \sen \hat{A} }{ b } = \mfrac{13,2 \cdot \sen(\gss{58}) }{ 11,5 } = 0,97 \implies \hat{B} = \arcsen(0,97) = \sen(0,97) = \gss{76} \]
Pero su complementario tiene el mismo seno, es decir, $\hat{B_1} = \gss{76}$ y $\hat{B_1} = \gss{104}$. Ambos valores son compatibles con $\gss{58}$, luego tenemos dos posibles soluciones:
Vamos a ver como calcular los divisores naturales de un número entero.
Vamos con un ejemplo.
Ejemplo 1: Calcular los divisores de 72:
1. Primero hacemos la descomposición factorial del número:
2. Tenemos el número como producto de potencias de números primos. Para
calcular el número de divisores de un número, se multiplican los exponentes de
los factores primos aumentados en una unidad. En este caso, los exponentes son
3 y 2, les sumamos 1 a cada uno de los exponentes y los multiplicamos. Así el
número de divisores será:
3. Para calcular los mismos, construimos una tabla, en la parte superior,
ponemos los divisores de una de las dos potencias de primos, por ejemplo,
los divisores de $2^3$, que son: 1, $2^1$, $2^2$ y $2^3$ y en el parte
lateral, los divisores de la otra potencia, la de $3^2$, es decir, 1, $3^1$
y $3^2$.
Ahora rellenamos la tabla, multiplicando el 1 por 1, 2, 4 y 8. El 3 por
1, 2, 4 y 8 y así sucesivamente. Es decir,
En esta tabla tenemos los 12 divisores naturales del número 72. Si ahora, a
cada divisor le asociamos el signo más y menos, tenemos los 24 divisores
enteros del número 72.
En este ejemplo, el número 72 es producto de dos potencias de números
primos. Pero, ¿qué pasa si el número es potencia de tres o más números
primos? Veamos otro ejemplo.
Ejemplo 2: Vamos a calcular
los divisores naturales de 1.400.
1. Primero hacemos la descomposición factorial del número:
2. Ahora calculamos el número de divisores. Cogemos los exponentes, les
sumamos 1 y los multiplicamos. En este caso, los exponentes son 3, 2 y 1,
les sumamos 1 a cada uno de los exponentes y los multiplicamos. Así el
número de divisores será:
3. Como tenemos 3 potencias de números primos, cogemos dos de ellos y
hacemos la tabla anterior. Después haremos otra tabla más, en la parte
superior pondremos los divisores ordenados obtenidos en la primera tabla y
en el lateral, los divisores de la potencia del primo que nos queda. Vamos
paso a paso.
4. Construimos la tabla con los divisores del $2^3$ en la parte superior y
los de $5^2$ en el lateral:
5. Cogemos ahora los divisores calculados en la tabla anterior y los
ponemos ordenados de forma creciente en la parte superior y en el
lateral los divisores de 7:
6. Así hemos calculado los 24 divisores naturales de 1.400.
Si ahora, a cada divisor le asociamos el signo más y menos, tenemos los 48
divisores enteros del número 1.400.
NOTA: Para calcular los
divisores de un número, construiremos las tablas necesarias para ello,
siempre será una tabla menos que el número de factores primos que aparecen
en la descomposición del número que nos piden.
NOTA: Para calcular los
divisores enteros de un número natural o entero, al calcular los divisores lo único que haremos será añadir el $\pm$ a cada uno de los divisores.
Veamos una imagen que explica la interpretación geométrica de las razones trigonométricas de un ángulo del primer cuadrante:
El COSENO y la COTANGENTE de un ángulo $\alpha$ se llaman precisamente COseno y COtangente porque son, respectivamente, el seno y la tangente del ángulo COmplementario a $\alpha$ (que es $90^{\circ} - \alpha$ o en radianes $ \dfrac{\ \pi\ }{2} - \alpha$).
Un esquema con el signo de las razones trigonométricas en cada uno de los cuadrantes:
Entrada del blog donde se indican las razones trigonométricas de los ángulos notables entre $[0, 2\pi]$ y las conversiones de grados a radianes, de radianes a grados, de grados decimales a sexagesimales y de grados sexagesimales a decimales.
Una de las cosas que más me llama la atención en el instituto es cuando
hablamos de la letra «ñ». Los alumnos no saben como se llama el símbolo que está sobre la
letra «n». Personalmente el nombre me encanta y la mayoría de los alumnos ni
llegan a imaginarse que tiene un nombre. Por internet vi está imagen que
como dice el refrán «una imagen vale más que mil palabras».