Difícil
Resolución de triángulos
UNI · 2025

Ejercicio de Trigonometría — UNI

En la figura, ABCDABCD-OB′C′D′OB'C'D' es un hexaedro regular (cubo) de arista 2, donde OO es un vértice del cubo y B′B', C′C', D′D' son los vértices de la cara superior opuestos respectivamente a BB, CC, DD de la cara inferior ABCDABCD. MM es el punto medio de la arista DD′‾\overline{DD'}. Si "θ\theta" es la medida del ángulo BMC′BMC', calcule sec⁡(θ)\sec(\theta).

Ver solución paso a paso

(Pista: calcula las tres longitudes del triángulo BMC′BMC' usando el teorema de Pitágoras en el espacio (diagonales de caras y segmentos que involucran el punto medio MM), y luego aplica el teorema de cosenos en ese triángulo para hallar θ\theta.)

1. Se identifica el cubo de arista 2. Se calculan las tres longitudes del triángulo BMC′BMC':

(Segmento BMBM): como MM es punto medio de DD′DD', y usando las coordenadas del cubo, BMBM resulta ser la hipotenusa de un triángulo rectángulo con catetos relacionados a media diagonal de cara y una arista; su valor es BM=3BM=3.

(Segmento MC′MC'): de manera análoga, aplicando el teorema de Pitágoras entre MM y C′C', se obtiene MC′=5MC'=\sqrt5.

(Segmento BC′BC'): al ser diagonal de una cara del cubo de arista 2, BC′=22BC' = 2\sqrt2.

2. Se aplica el teorema de cosenos en el triángulo BMC′BMC', usando el ángulo θ\theta ubicado en el vértice MM (opuesto al lado BC′BC'): (BC′)2=(BM)2+(MC′)2−2(BM)(MC′)cos⁡θ(BC')^2 = (BM)^2+(MC')^2-2(BM)(MC')\cos\theta

3. Se reemplazan los valores: (22)2=(3)2+(5)2−2(3)(5)cos⁡θ(2\sqrt2)^2 = (3)^2+(\sqrt5)^2-2(3)(\sqrt5)\cos\theta 8=9+5−65cos⁡θ8 = 9+5-6\sqrt5\cos\theta 8=14−65cos⁡θ8 = 14-6\sqrt5\cos\theta

4. Se despeja: 65cos⁡θ=66\sqrt5\cos\theta = 6, de donde cos⁡θ=15\cos\theta = \dfrac{1}{\sqrt5}.

5. Finalmente, la secante es el recíproco del coseno: sec⁡θ=5\sec\theta = \sqrt5

Respuesta: √5