Autor Tema: Pasar número en forma binómica a forma polar: dos posibles ángulos

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04 Enero, 2014, 07:17 pm
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IntelBook

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Hola,

No entiendo por qué tenemos dos posibles ángulos al resolver la siguiente operación:

\( z= -\displaystyle\frac{\sqrt[ ]{3}}{2} + \displaystyle\frac{3}{2}i \)

Obtenemos \(  arcotangente -\sqrt[ ]{3} \). No entiendo por qué hay dos posibles ángulos: \( arg z = -\displaystyle\frac{pi}{3} \) y \( arg z = \displaystyle\frac{2pi}{3} \)

Luego no entiendo la división, nos piden calcular la raíz cuarta de z:

\( arg w = \displaystyle\frac{\displaystyle\frac{2pi}{3} + 2kpi}{4} \)

No entiendo de dónde sale el 2kpi...

¿Me podéis ayudar?

Muchas gracias

04 Enero, 2014, 07:39 pm
Respuesta #1

elcristo

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\( r = \sqrt[ ]{(\displaystyle\frac{-\sqrt[ ]{3}}{2})^2 + (\displaystyle\frac{3}{2})^2} = \sqrt[ ]{3} \)

\( tg\alpha = \displaystyle\frac{\displaystyle\frac{3}{2}}{-\displaystyle\frac{\sqrt[ ]{3}}{2}}\Longrightarrow{} \alpha = -\displaystyle\frac{\pi}{3} \)

Eso es lo que tienes ¿verdad?
Ahora haz esta prueba, calcula la tangente de \( -\displaystyle\frac{\pi}{3} \) y la de \( \displaystyle\frac{2\pi}{3} \).

Estos ángulos están por decirlo así "en la misma recta" cuando los dibujas sobre la circunferencia unidad (Donde se suelen dibujar los ángulos para representar el seno y el coseno). Como la tangente es el seno entre el coseno, siempre hay 2 ángulos con la misma tangente, al igual que hay 2 ángulos con el mismo seno y 2 ángulo con el mismo coseno. Por ejemplo, el coseno de 90 es igual al de 270, que es 0. O el seno de 0 es igual al de 180, que es 0 también. Y éstos ángulos tienen el seno igual pero en signo contrario y el coseno igual y en signo contrario. Por eso existen 2. No se si me he explicado bien. Luego ya tú debes discernir cuál de los 2 coger en función del número que te están dando. Como tienes que la parte imaginaria es positiva coges todos los ángulos que puedan estar en el primer y segundo cuadrante, y como la parte real es negativa, te quedas sólo con los del 2º cuadrante ¿Tienes algún ángulo ahí? Sí, \( \displaystyle\frac{2\pi}{3} \), luego ése es el ángulo que tienes que coger.

\( 2k\pi \) son todas las vueltas posibles a esa circunferencia para caer nuevamente en el mismo ángulo. No sé por qué está ahí no por qué aparece, pero supongo que será para no omitir soluciones, porque si no lo pones te estás olvidando por ejemplo del ángulo \( \displaystyle\frac{8\pi}{3} \), que también tiene la misma tangente, o de \( \displaystyle\frac{14\pi}{3} \), que también, etc.

05 Enero, 2014, 12:57 am
Respuesta #2

IntelBook

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Muchas gracias.

Mi problema es saber calcular los ángulos que están "en la misma recta".

Yo sólo sé encontrar \( -\displaystyle\frac{\pi}{3} \) pasando de binómico a polar.

No sé cómo obtener \( \displaystyle\frac{2\pi}{3} \), ¿cómo calcularlos? manualmente o con la Casio (utilizo una Casio normalita fx-82sx).

Manualmente sigo la regla de 3 de

\( 360º \rightarrow{} 2\cdot{pi}  \) rad
\( 60º \rightarrow{} x  \) rad

Muchas gracias.

05 Enero, 2014, 01:22 am
Respuesta #3

elcristo

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Son ángulos más o menos fáciles de calcular.
Tu ten en cuenta que \( 2\pi \) es 360. Lo bueno de 360 es que se puede dividir bastante bien en muchas partes cómodas. Se puede sacar el ángulo de 30, 60, 90, 120, 180... de cabeza sin ninguna complicación.

Ahora, si tu problema es al hallar los ángulos con la misma tangente tienen fácil solución. Dibujas la circunferencia unidad y el ángulo que has hallado. Pues bien, solo prolonga la recta y ahí tienes el otro. Para mi es bastante más fácil trabajar en grados que en radianes. En este caso tienes -60º (que serian 300º hablando un poco más correctamente) pues si se forma un, ángulo de 60º hacia abajo del 0, se forma un ángulo de 60 hacia arriba del 180, hacia arriba del 180 es restarle, luego \( 180 - 60 = 120 = \displaystyle\frac{2\pi}{3} \). Son pequeños trucos que te ayudan a recordar y a calcular. Como cuando quieres multiplicar 13 por 15 por ejemplo. Yo lo que hago es multiplicar 10 por 15, y a eso sumarle 3 por 15. Truquitos. Al igual que relacionar palabras, como por ejemplo para recordar cuál es el seno y cuál el coseno. El seno es (en triángulos) el lado que está SENtado frente al ángulo, y el coseno es el que está aCOStado junto al ángulo.

Tonterías que te hacen la vida más cómoda :)

05 Enero, 2014, 01:43 pm
Respuesta #4

IntelBook

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Muy buenos trucos! ¿Me podrías dibujar el ejemplo y cómo lo sitúas en el dibujo?

Gracias

05 Enero, 2014, 02:03 pm
Respuesta #5

elcristo

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En el dibujo se ve claro, pero además lo bueno de esto es que se puede razonar gráficamente y ver con mayor claridad por qué es así.

Se forman 2 triángulos rectángulos. 2 de sus ángulos están opuestos por el vértice, luego son iguales (una propiedad simple de ángulos). Además tienen hipotenusa común (el radio de la circunferencia). Por teoremas de congruencia (se podría decir como igualdad) entre triángulos rectángulos, se ve que esos 2 son iguales, luego sus lados lo son, por lo tanto su seno y su coseno miden exactamente lo mismo.

La única diferencia es que en uno, el seno está para arriba y en otro para abajo, y el coseno de uno va para la izquierda y el de el otro para la derecha.

Si uno es -0'8478 (puesto al azar) el otro es 0'8478.

Y por eso las tangentes de esos 2 son iguales.

\( \displaystyle\frac{sen(120)}{cos(120)} = \displaystyle\frac{-sen(300)}{-cos(300)} \displaystyle\frac{sen(300)}{cos(300)} \)

Como el seno de 120 es positivo y el coseno de 120 es negativo, queda tangente negativa. Como el seno de 300 es negativo y el coseno de 300 es positivo, queda tangente negativa. Y por el razonamiento anterior se ve que son iguales en módulo, luego el cociente también queda igual.

Saludos.