Question

una torre de 16 metros de alto se localiza en la cima de una colina. desde una distancia de 100 metros colina abajo, se mide el ángulo entre la parte superior y la base de la torre, que resulta ser 9°. encuentra el ángulo de inclinación de la colina. utiliza 4 decimales para los valores de senos

Answer 1

El ángulo de inclinación de la colina es de 3°

Solución

Se trata de un problema trigonométrico que contiene a dos triángulos, por tanto

Representamos la situación en dos triángulos el ADC y el BCD, en donde el  primero es obtusángulo y el segundo rectángulo

En donde para el triángulo obtusángulo ADC el lado AC representa la distancia desde la base de la colina hasta el extremo superior de la torre, el lado CD equivale a la distancia desde el pie de la colina hasta la base de la torre, donde se conoce la magnitud de ese lado y el ángulo comprendido entre esos dos lados. Y el lado AD es la altura de la torre.

Y el triángulo rectángulo BCD donde el lado DC es la inclinación de la colina hasta la base de la torre y como se dijo se conoce su dimensión, donde el lado BC representa el plano horizontal donde se asienta la base de la colina y el lado BD es la altura de la misma.

Notemos que los dos triángulos juntos conforman un triángulo rectángulo ABC

Resolvemos el triángulo obtusángulo ADC  para hallar el valor del ángulo que se encuentra en el vértice A denotado como α

Para resolver triángulos no rectángulos como el de este problema, emplearemos el teorema del seno- también llamado como ley de senos-

Teorema del Seno:

El teorema del seno establece una relación de proporcionalidad existente entre las longitudes de los lados de un triángulo cualquiera con los senos de sus ángulos interiores opuestos.

Dado un triángulo ABC cualquiera con lados a, b y c y con ángulos interiores α, β y γ, siendo estos respectivamente opuestos a los lados,

Entonces se cumple la relación:

$\boxed { \bold { \frac{a}{ sen( \alpha )} = \frac{b}{ sen(\beta ) } = \frac{c}{sen(\gamma)} }}$

Para aplicar el teorema del seno se necesita conocer dos lados y un ángulo interior opuesto a alguno de estos dos lados, o bien conocer un lado y dos ángulos, donde uno de ellos debe ser el opuesto al lado del que se sabe el valor.

Hallando el ángulo α

$\boxed { \bold { \frac{a}{ sen(\alpha ) } = \frac{c}{sen(\gamma)} }}$

Reemplazamos

$\boxed { \bold { \frac{100 \ m}{ sen(\alpha ) } = \frac{16 \ m }{sen(9)^o} }}$

$\boxed { \bold { sen(\alpha ) = \frac{100\ m \ . \ sen(9) ^o }{16 \ m} }}$

Por requerimiento de enunciado se toman 4 decimales para los valores del seno

$\boxed { \bold { sen(\alpha ) = \frac{100\not m \ . \ 0.1565}{16 \not m} }}$

$\boxed { \bold { sen(\alpha ) = \frac{15.65}{16} }}$

$\boxed { \bold { sen(\alpha ) = 0.978125}}$

Aplicamos la inversa del seno para determinar el valor del ángulo α

$\boxed { \bold { \alpha =arcsen (0.978125) }}$

$\boxed { \bold {\alpha = 77.99^o}}$

$\large\boxed { \bold { \alpha = 78^o}}$

Hallamos el valor del ángulo β que es el ángulo de inclinación de la colina

Si observamos la figura que se adjunta podemos notar que el ángulo α que hallamos para el triángulo obtusángulo es el mismo que para el triángulo rectángulo que comprende a los dos triángulos, es decir el triángulo rectángulo ABC

Siendo el triángulo ABC rectángulo uno de sus ángulos mide 90°, y hemos hallado un  ángulo agudo  que tiene un valor de 78°

Vamos a hallar el valor del tercer ángulo del triángulo.

Como la suma de los ángulos interiores de un triángulo es igual a dos rectos es decir a 180°

Planteamos

$\boxed {\bold { 180^o = 90^o+ 78^o + \ Angulo \ C } }$

$\boxed {\bold { Angulo \ C = 180^o - 90^o- 78^o }}$

$\large\boxed {\bold { Angulo \ C = 12^o }}$

Donde para obtener el ángulo requerido, el de la inclinación de la colina

En el triángulo ABC que contiene y comprende a los dos triángulos:

• El obtusángulo ACD que nos lleva desde el vértice C hasta el extremo superior e inferior de la torre donde conocemos el ángulo medido que comprende a esas 2 longitudes

• El triángulo rectángulo BCD que representa a la colina

Restamos del triángulo ABC los 12° hallados del ángulo C los 9° del triángulo oblicuángulo ADC

Resultando

$\boxed {\bold {\beta = 12^o - 9^o }}$

$\large\boxed {\bold {\beta = 3^o }}$

Siendo el valor del ángulo de inclinación de la colina de 3°

La situación se puede apreciar en el gráfico adjunto, y el ángulo de inclinación de la colina se ve en el triángulo rectángulo BCD que la representa