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1º Bachillerato Matemáticas I · Ciencias y Tecnología

Lección 13 · Matemáticas I

Longitudes y ángulos en el plano: la distancia y el radián

Saber del curso (Decreto 40/2022, BOCyL): cálculo de longitudes y medidas angulares en el plano euclídeo; producto escalar de vectores.

Objetivos

Explicación

Distancia

En el plano euclídeo, si A es (x1, y1) y B es (x2, y2),

d(A, B) = √((x2 − x1)2 + (y2 − y1)2).

d(A, B) se lee «distancia de A a B». El símbolo √ es la raíz cuadrada: deshace el cuadrado, no es una división.

Ángulo entre vectores

Si u = (u1, u2) y v = (v1, v2), el producto escalar es u · v = u1v1 + u2v2. El ángulo θ que forman cumple

cos θ = (u · v) / (|u| |v|), con |u| = √(u12 + u22).

θ (theta) es la medida del ángulo. |u| es el módulo del vector, la misma raíz que la distancia. El punto medio · es el producto escalar, no una multiplicación de módulos.

Grados y radianes

Un radián es el ángulo cuyo arco mide lo mismo que el radio. La vuelta completa son 2π rad, así que

π rad = 180° y, por tanto, grados × π / 180 = radianes.

Ejemplo 1 · Distancia

Puntos A(1, 2) y B(4, 6).

  1. Incrementos: 4 − 1 = 3 y 6 − 2 = 4.
  2. Cuadrados: 32 = 9 y 42 = 16.
  3. Suma: 9 + 16 = 25.
  4. Raíz: √25 = 5.

La distancia es 5. Es el triángulo 3-4-5: los catetos miden 3 y 4 y la hipotenusa mide 5, porque 32 + 42 = 52.

Ejemplo 2 · Ángulo entre vectores

u = (1, 0) y v = (1, 1).

  1. 1 · 1 = 1
    0 · 1 = 0
    1 + 0 = 1
    u · v = 1.
  2. 1 · 1 = 1
    0 · 0 = 0
    1 + 0 = 1
    √1 = 1
    |u| = 1.
  3. |v| = √(12 + 12)
    √(12 + 12) = √2.
  4. cos θ = 1 / √2
    1 / √2 = √2 / 2.

Ese coseno es el de 45°. En radianes, 45° = π/4. El ángulo entre u y v mide π/4 rad.

Error típico

Con A(1, 2) y B(4, 6) hay quien responde 7, porque suma 3 + 4, o responde 25, porque se olvida la raíz de 9 + 16. Ninguna de las dos es la longitud: la longitud es √25 = 5.

Otro fallo, al cambiar de unidad: multiplicar los grados por 180/π en vez de por π/180. Treinta grados no son 30·180/π; son 30·π/180 = π/6.

Figura

Ejes con A(1, 2), B(4, 6) y el triángulo rectángulo de catetos 3 y 4. El arco recuerda que el ángulo se mide aparte de la longitud.

Distancia de (1, 2) a (4, 6) Segmento de longitud 5 sobre un triángulo de catetos 3 y 4, y un arco de ángulo. x y A(1, 2) B(4, 6) 3 4 d = 5 θ
Práctica · distancia en vivo

Cambia las coordenadas. El dibujo y la distancia se actualizan en la misma página. Escribe debajo cómo lo has hecho.

Distancia: 5

De (1, 2) a (4, 6):
3 · 3 = 9
4 · 4 = 16
9 + 16 = 25 y √25 = 5.

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Por qué funciona

Por qué: hace falta la raíz

El teorema de Pitágoras iguala cuadrados: 32 + 42 = 52. La longitud es el lado, no el área del cuadrado construido sobre él. Por eso se extrae la raíz de 25 y se obtiene 5, no 25.

Por qué: el coseno usa los dos módulos

El producto escalar crece si los vectores son más largos, aunque el ángulo no cambie. Dividir entre |u| |v| deja solo la información del ángulo. Con u = (1, 0) y v = (1, 1) sale 1/√2, que es cos 45°.

Por qué: π radianes son 180°

La semicircunferencia mide π radios de longitud. Ese arco es un ángulo llano, 180°. La regla de tres es directa: lo que en grados es 180, en radianes es π. Por eso se multiplica por π/180 y no al revés.

Resolución

Escribe el razonamiento completo. Si necesitas un boceto, dibújalo en el lienzo de esta misma página.

Cierre

La distancia pide raíz de una suma de cuadrados. El ángulo entre vectores sale del coseno del producto escalar. Para pasar a radianes, multiplica los grados por π y divide entre 180: 30°, 45°, 90° y 180° son π/6, π/4, π/2 y π.

Reto

Un 3-4-5 en tu cuaderno

Dibuja en una cuadrícula el segmento de (0, 0) a (3, 4). Calcula su longitud y di cuántos grados son π/2, sin mirar la lista de arriba.

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