Ejercicios de Relaciones trigonométricas: ángulo doble, ángulo mitad, suma y diferencia de ángulos

Calcular las razones trigonométricas del ángulo de $$15$$ grados a partir de las razones de los ángulos de $$45$$ grados y $$30$$ grados.

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Desarrollo:

Primero de todo, observamos que $$15=45-30$$. Por lo tanto, sabiendo las razones de $$45$$ grados y $$30$$ grados, a partir de las relaciones del ángulo diferencia, podremos obtener fácilmente las del ángulo $$15$$. Calculemos pues: $$$\sin(45^\circ)=\dfrac{\sqrt{2}}{2} \ \ \ \ \sin(30^\circ)=\dfrac{1}{2}$$$ $$$\cos(45^\circ)=\dfrac{\sqrt{2}}{2} \ \ \ \ \cos(30^\circ)=\dfrac{\sqrt{3}}{2}$$$ $$$\tan(45^\circ)=1 \ \ \ \ \tan(30^\circ)=\dfrac{\sqrt{3}}{3}$$$

A partir de las siguientes fórmulas tenemos:

$$$\sin(15^\circ)=\sin(45^\circ-30^\circ)=\sin(45^\circ)\cdot \cos(30^\circ)-\cos(45^\circ)\cdot \sin(30^\circ)=$$$ $$$=\dfrac{\sqrt{2}}{2}\cdot\dfrac{\sqrt{3}}{2}-\dfrac{\sqrt{2}}{2}\cdot\dfrac{1}{2}=\dfrac{\sqrt{2}\cdot\sqrt{3}}{4}-\dfrac{\sqrt{2}}{4}=\dfrac{\sqrt{2}}{4}(\sqrt{3}-1) \\ $$$

$$$\cos(15^\circ)=\cos(45^\circ-30^\circ)=\cos(45^\circ)\cdot \cos(30^\circ)+\sin(45^\circ)\cdot \sin(30^\circ)=$$$ $$$=\dfrac{\sqrt{2}}{2}\cdot\dfrac{\sqrt{3}}{2}+\dfrac{\sqrt{2}}{2}\cdot\dfrac{1}{2}=\dfrac{\sqrt{2}\cdot\sqrt{3}}{4}+\dfrac{\sqrt{2}}{4}=\dfrac{\sqrt{2}}{4}(\sqrt{3}+1) \\ $$$

$$$\tan(15^\circ)=\tan(45^\circ-30^\circ)=\dfrac{\tan(45^\circ)-\tan(30^\circ)}{1+\tan(45^\circ)\cdot \tan(30^\circ)}=$$$ $$$\dfrac{1-\dfrac{\sqrt{3}}{3}}{1+\dfrac{\sqrt{3}}{3}}=\dfrac{\dfrac{3-\sqrt{3}}{3}}{\dfrac{3+\sqrt{3}}{3}}=\dfrac{3-\sqrt{3}}{3+\sqrt{3}}= \dfrac{3-\sqrt{3}}{3+\sqrt{3}}\cdot \dfrac{3-\sqrt{3}}{3-\sqrt{3}}=\dfrac{9+3-6\sqrt{3}}{9-3}=$$$ $$$=\dfrac{12-6\sqrt{3}}{6}=2-\sqrt{3}$$$

Solución:

$$\sin(15^\circ)=\dfrac{\sqrt{2}}{4}(\sqrt{3}-1)$$

$$\cos(15^\circ)=\dfrac{\sqrt{2}}{4}(\sqrt{3}+1)$$

$$\tan(15^\circ)=2-\sqrt{3}$$

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