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Función trigonométrica inversa



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    FUNCIÓN TRIGONOMÉTRICA INVERSA Por Julia
    Ángela Ramón Ortiz Desde que Descartes y Newton
    idearon el sistema de coordenadas cartesianas para relacionar
    expresiones algebraícas y geométricas, la
    trigonometría ha adoptado esta herramienta para enfocar
    ade manera más asequible su teoría a partir de
    puntos en la circunferencia unitaria en el plano cartesiano.
    Siendo el método de coordenadas desarrollado por Descartes
    (1596-1650) para ubicar un punto del plano fue fundamental para
    la evolución del concepto de función
    trigonométrica, que se sonstituye en una de las bases para
    que Isaac Newton inventara el cálculo diferencial e
    integral, sustentada en la representación de muchas
    funciones matemáticas utilizando series infinitas de
    potencias de la variable x. Desarrollando series para el sen(x),
    cos(x) y la tan(x); que hoy desempeñan un importante papel
    tanto en las matemáticas puras como en las aplicadas. En
    el siglo XVIII, el físico y matemático suizo
    Leonhard Euler, explicó que las propiedades de la
    trigonometría eran consecuencia de la aritmética de
    los números complejos. Estudió además la
    notación actual de las funciones trigonométricas y
    se le atribuye el descubrimiento de la letra e como base del
    logaritmo natural, así como la unidad imaginaria que
    generalmente se denota con la letra i. Euler también
    popularizó el número pi (p). Durante el siglo XX la
    trigonometría ha realizado muchos aportes en el estudio de
    los fenómenos de onda y oscilatorio, así como el
    comportamiento periódico, el cual se relaciona con las
    propiedades analíticas de las funciones
    trigonométricas. En astronomía se utiliza para
    medir distancias a estrellas próximas, para la
    medición de distancias entre puntos geográficos, y
    en sistemas de navegación satelital; así como el
    desarrollo de la informática, las telecomunicaciones y la
    comprensión de diversos fenómenos
    periódicos. De lo mencionado líneas arriba, en este
    estudio se hace un breve resumen de las funciones
    trigonométricas inversas apartir de las respectivas
    funciones trigonométricas que por su esencia
    períodica se hace necesario algunas restricciones de sus
    dominios para un estudio pertinente de sus funciones
    inversas.

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    ? Ángela Ramón Ortiz FUNCIONES
    TRIGONOMÉTRICAS INVERSAS Y P(?4 , 3) Si P = (?4 , 3).
    ¿Cuánto mide el radio vector? cos(?) = …….? ? =
    ….. O X sen(?) = …….? ? = ….. cot(?) = ….. ? ? = …..
    tan(?) = …….? ? = ….. OBJETIVO: Al término del
    estudio de esta unidad estará en condiciones de:
    DETERMINAR LAS FUNCIONES TRIGONOMÉTRICAS INVERSAS,
    IDENTIFICANDO SUS DOMINIOS Y RANGOS, GRÁFICOS Y SUS
    APLICACIONES EN LA RESOLUCIÓN DE ECUACIONES
    TRIGONOMÉTRICAS. 2

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    Funciones trigonométricas inversas REQUISITOS ¡Para
    abordar el estudio de esta unidad es preciso que conozcas! 1.
    Funciones trigonométricas seno, coseno y tangente. 2.
    Gráfica y algunas propiedades de las funciones seno,
    coseno y tangente. 3. Funciones inyectivas y crecientes. 4.
    Inversa de funciones reales de variable real. 5.
    Composición de funciones reales de variable real inversas.
    6. Gráfica de las funciones inversas. OBJETIVOS
    ¿Qué lograremos en esta unidad? 1. Identificar
    gráficamente funciones invertibles. 2. Definir la
    función arco coseno, trazar su gráfica e
    identificar propiedades. 3. Definir la función arco seno,
    trazar su gráfica e identificar propiedades. 4. Definir la
    función arco tangente, trazar su gráfica e
    identificar propiedades. 5. Identificar las inversas de las
    funciones cotangente, secante y cosecante, trazando sus
    gráficas correspondientes. CONTENIDOS ¿Qué
    aprenderemos a través de esta unidad? 4.1. Función
    inversa 4.2. Función inversa del Seno 4.3. Función
    inversa del Coseno 4.4. Función inversa de la Tangente
    4.5. Función inversa de la cotangente, secante y
    cosecante. 3

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    y ? 1 y 1 y 1 y 1 Y de y x = – Ángela Ramón
    Ortiz DESARROLLO EXPLORACIÓN-MOTIVACIÓN
    PROBLEMATIZACIÓN TEMA 1: Despejar la variable
    independiente en función de la dependiente. 1) Dado la
    función y = 3x + 1, para despejar x en términos de
    y, se transponen al primer miembro el término
    independiente 1, luego el factor 3; es decir de y = 3x + 1, se
    tiene y – 1 = 3x, luego: ? x , o sea: x ? ? . Aquí
    resulta que x 3 3 3 es función de y, dado por x = g(y) = ?
    para y ? R, luego y = 3x + 1 equivale 3 3 a x ? ? . Además
    y = 3x + 1, para x? R es una función inyectiva. 3 3
    Gráficamente: y =3x+1, x? R L: y=x y =x/3 – 1/3, x?
    R X Figura 1 2) Dado la función y = x2 + 1, al despejar x
    en términos de y, se tiene: De y = x2 + 1, y – 1 =
    x2 o sea x ? y ? 1 , que está definido para y – 1 ?
    0, o sea y ? 1. Por definición valor absoluto, resulta: x
    = y ? 1 ó x = – y ? 1 ; que definen dos funciones: x
    = y ? 1 = g(y) y ? 1 = h(y), como x ? R, la función y = x2
    +1, no es inyectiva. 4

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    Funciones trigonométricas inversas Pero si consideramos x
    ? 0: la función y = x2 + 1, equivale a x = inyectiva.
    Análogamente, si x ? 0, la función y = x2 + 1,
    equivale a x = – inyectiva. y ? 1 y es y ? 1 y es O Y y
    =x2+1 x? R y =1 X Y y =x2+1 x ? 0 y =x2+1 x ? 0 Y O X O O X
    Figura 2 5

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    ? Y Ángela Ramón Ortiz 1. FUNCIÓN INVERSA
    Dada la función y = f (x), con dominio A ? R y rango B ?
    R, e inyectiva al despejar x de y = f (x) resulta x = g(y),
    intercambiando x e y, se tiene: y = g(x) para x ? B e y ? A, se
    llama función inversa de f y se denota por f 1. Luego: y =
    f (x) ? x = f ?1(y) o y = f ?1(x) ? x = f (y). EJEMPLOS 1) Si y =
    2x ? 3/2 es una función, cuya gráfica es una recta;
    la función inversa x =(2y+3)/4 ó f?1(x) = (2x+3)/4
    también tiene por gráfico una recta. Las
    gráficas de estas funciones, son simétricas
    respecto a la bisectriz y = x de los ángulos del primer y
    tercer cuadrante. f(x)=2x?3/2 L: y=x f ?1(x)=(2x+3)/4 X Figura 3
    2) Dado y = f (x) = x2 (función directa), cuyo
    gráfico es una parábola que se abre hacia arriba.
    La recta y = 2, intercepta a la gráfica en dos puntos. La
    función y = f (x) = x2 no es inyectiva en todo su dominio.
    Restringiendo el dominio a [0 , +? [, al despejar x en
    términos de y, se obtiene: x = y y resulta f ?1 ( x) ? x ,
    x ? 0, las gráficas de estas funciones f (x) y f ?1(x), se
    exhibe en la figura 4. 6

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    Y Funciones trigonométricas inversas y = x2 L: y= x y= x X
    Figura 4 ¡RECUERDE!: Para proceder a estudiar las funciones
    trigonométricas inversas es preciso recordar que la
    función y = f (x), con dominio A y rango B, sea inyectiva:
    1. De y = f (x) se tiene x = g(y), o sea x = f ?1(y) con y = f
    (x), y en el dominio de f?1. 2. Intercambiando x e y: y = f ?1(x)
    ? x = f (y) 3. dominio de f ?1 = rango de f. 4. rango de f ?1 =
    dominio f. 5. f ( f ?1(x)) = x, para todo x en el dominio de f
    ?1. 6. f ?1(f (y)) = y, para toda y en el dominio de f. 7. Las
    gráficas de f ?1 y f son simétricas respecto a la
    recta y = x. 7

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    x ? 3 x ? 1 Ángela Ramón Ortiz EJERCICIOS 1)
    Analice si la función y ? , admite inversa en su dominio:
    a) despeje x en términos de y, en caso fuera posible. b)
    grafique la curva correspondiente c) Identifique un intervalo
    donde la función es inyectiva 2) Con ayuda de la
    circunferencia unitaria, desarrolle según el caso amerite:
    a) si sen(?) = 1/3, entonces ? = ………… b) si sen(?) = ?1/2
    y cos(?) < 0, entonces ? = ……… c) si tan(?) = ?4/3 y ? ?
    ]?/2 , ?[, entonces ? = …….. d) si cot(?) = ?1 y sen(?) <
    0, entonces ? = ………… Y O (1, 0) X Figura 5 e) si sen(?) =
    0, entonces ? = ……………….. f) si cos(?) = 0, entonces ?
    = ………………… f) si ? = ?7?/4, entonces cot(?) =
    ………… 3) De las gráficas estudiadas en la unidad 3,
    ¿las funciones trigonométricas son
    inyectivas?………………. ¿admiten inversa en todo su
    dominio? ………………. Al analizar las propiedades y
    gráficas de cada una de ellas, nos encontramos con la
    dificultad de que ninguna de las funciones trigonométricas
    es inyectiva, puesto que son periódicos. Pero podemos
    restringir adecuadamente el dominio de las funciones; de tal
    manera que estas funciones sean inyectivas, por lo que a las
    inversas de estas funciones inyectivas la llamaremos
    función inversa de la función trigonométrica
    en referencia, así tenemos: 8

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    Funciones trigonométricas inversas 2. FUNCIÓN
    INVERSA DEL SENO Recordando la expresión: y = sen (x).
    Dado x ? R, obtendremos el valor de sen(x) = y, como una regla de
    correspondencia. R x ? sen ?y R y = sen(x) Figura 6 Dado que el
    rango del seno es [?1 , 1], para c ? [?1 , 1], resulta que sen(x)
    = c, para algún x ? R, es decir, dado el valor del sen(x)
    obtener número real “x”. ¿ …?
    ?/6 y = sen?1(x) 5?/6 13?/6 1/2 o y = arcsen(x) Figura 7 Por
    ejemplo, para x = ?/6, 5?/6, 13?/6, 17?/6, etc. se tiene sen(x) =
    1/2, es decir: sen(?/6) = sen(5?/6) = sen(13?/6) = …..= 1/2;
    que asegura que la función seno, no es inyectiva. Para
    despejar x de y = sen(x) y resulte x = g(y), necesitamos
    considerar un dominio adecuado en donde la función seno
    sea inyectiva y admita función inversa.
    ¿Cómo tener el dominio de la función seno a
    partir de su gráfica para que sea inyectiva? Para los
    intervalos: [?3?/2 , ??/2], [??/2 , ?/2], etc., como dominio la
    función resulta inyectiva. Sea el intervalo [??/2 , ?/2]
    donde los valores de la función varía desde ….
    hasta 1, si x varía desde …… hasta ……. Esta
    función restringida (como se muestra en la figura 4-8)
    usaremos para definir la función inversa del seno. 9

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    ?1 Ángela Ramón Ortiz Y – 3?/ – ?/2 ?/2 3?/2 2
    Figura 8 DEFINICIÓN: La función inversa de la
    función seno a la función: sen?1 o Arcsen, cuyo
    dominio es el intervalo: [?1 , 1] y el rango [ ??/2 , ?/2],
    definida por: Arcsen(x) = sen-1(x) = y ? sen(y) = x. Así,
    si y = sen(x), tendremos que x = Arcsen(y). De aquí: y =
    Arc sen(x) es la función inversa de la función
    seno, donde para todo y ? [??/2 , ?/2] existe un único x ?
    [?1 , 1] tal que arcsen(x) = y. OBSERVACIÓN: A la
    expresión: Arcsen(x) = y se lee “y es el arco cuyo
    seno es x” De la propiedad y = arcsen(x) ? sen(y) = x,
    tiene: y ? [??/2 , ?/2], x ? [?1 , 1], se sen(sen?1(y)) =
    sen(arcsen(y)) = y, sen (sen(x)) = arcsen(sen(x)) = x, para ?1 ?
    y ? 1, para ??/2 ? x ? ?/2 EJEMPLOS: 1) sen(arcsen(1/2)) = 1/2 o
    arcsen(1/2) = y ? sen(y) = 1/2, para y ? [??/2 , ?/2]. Se cumple
    para y = ?/6. 2) arcsen[sen(??/3)] = ??/3 como ??/3 ? [??/2 ,
    ?/2], arcsen(??) = y ? ??/3 = sen(y); se cumple para el
    único valor y = ? 3 /2, pues sen(??/3) = ? 3 /2 3) Sin
    embargo, arcsen(sen(3?/4)) ? 3?/4; pues 3?/4 ? [??/2 , ?/2].
    Realizando cálculos sen(3?/4) = sen(? ? ?/4) = sen(?/4), y
    luego, arcsen(sen(3?/4)) = ?/4 4) En la gráfica de y =
    arcsen(x); ubique los valores de: arcsen(1/2), arcsen(2) y
    arcsen(?1/3), en caso de que sea posibles hallarlos. 10

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    Funciones trigonométricas inversas 5) arcsen(?/3) +
    sen(??/6) = 3 /2 ? 1/2 = ( 3 ? 1)/2. 6) Probar que arcsen(1/ 5 )
    + arcsen(2/ 5 ) = ?/2. Para esto, sea ? = arcsen(1/ 5 ) y ? =
    arcsen(2/ 5 ), entonces: sen(?) = 1/ 5 y sen(?) = 2/ 5 con E(?) y
    E(?) en el I-C. Hay que probar que ? + ? = ?/2, o que sen(?+?) =
    sen(?/2), ya que los senos de ángulos iguales son iguales.
    Para resolver esto, veremos más adelantes ciertas
    propiedades: Y (1, 2) 5 2 (2, 1) 5 1 O 1 2 X Figura 9 EJERCICIOS
    1. Encuentre los valores que corresponden a: a) Arcsen(3/5) =
    ……………….….. d) Arcsen(?12/13) =
    ………………… b) sen ?1 ( 3 /2 ) =
    ……….…. c) Arcsen (–1/2) =
    ……….. e) sen ?1 ( 2 /2) =
    ………….…. f) Arcsen (–1) =
    …………….….. 3. Halle x ?
    [??/2 , ?/2], tal que sen(2x) = ?1/2
    ……………………………….. 4. Halle x ? [?? , 2?],
    tal que sen(x/2) = 3 /2 ………………………………….
    5. Determine el rango de la función f (x) =
    2arcsen[(4?6x)/11]. GRÁFICA DE LA FUNCIÓN y =
    arcsen(x): Para graficar la curva y = arcsen(x), tomar los
    puntos: (?/2 , 1), (0 , 0), (??/2 , ?1) de la gráfica y =
    sen(x), con ??/2 ? x ? ?/2; cuyas coordenadas intercambiadas: (1,
    ?/2), (0, 0) y (?1,??/2) están en la curva y = arcsen(x).
    En la figura 4-10, trace las gráficas de la función
    11

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    1 ? ? ? ? Ángela Ramón Ortiz seno y de arco seno en
    los ejes de coordenadas, figuras 10-(a) y 10-(b),
    respectivamente. A partir de los puntos descritos y haciendo un
    giro alrededor de la recta y = x, se obtiene la gráfica de
    y = Arc sen(x): Y L: y= x y = sen(x) Y ?/2 L: y= x y = arcsen(x)
    ??/2 ?/2 X X ??/2 (a) Figura 10 (b) Complete datos x ??/2 ??/4
    ??/6 0 ?/6 ?/4 ?/2 .. x ?1 1 ?1/2 0 1 y=sen(x) ?1 ?1/2 0 1/2 y
    =sen?1(x) ??/2 ??/4 ??/6 0 ?/6 ?/4 ?/2 Recuerda que el
    gráfico de la función y = arcsen(x) que se
    construya en la figura 4-10, deben satisfacer las siguientes
    propiedades: El dominio es el intervalo [?1 , 1]. El rango de
    arcsen es el intervalo [??/2 , ?/2], es decir, ??/2 ? x ? ?/2. La
    función y = arcsen(x) se hace nula cuando x = 0. Los
    intervalos de signo constante son: Arcsen(x) > 0, para x ? ]0
    , 1]; arcsen(x) < 0, para x ? [?1 , 0[. ? La función y
    = srcsen(x) es creciente sobre el intervalo [?1 , 1], obteniendo
    su valor mínimo, igual a ??/2 en el extremo izquierdo del
    intervalo; y, el valor máximo igual a ?/2 en el extremo
    derecho del intervalo [?1 , 1]. 12

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    Funciones trigonométricas inversas ? La gráfica de
    la función y = arcsen(x) es simétrico respecto al
    origen de coordenadas, así los puntos (?/2 , 1) y (?1 ,
    ??/2), pertenecen a la gráfica. RECUERDE: se escoge el
    valor de y en el rango [??/2 , ?/2] del arcsen. Función .y
    = arcsen(1/2) .y = arcsen(?1/2) .y = arcsen(?1) Expresión
    equivalente sen(y) = 1/2 y ??/2 ? y ? ?/2 ……………….. y
    ………………. ……………….. y ……………….
    solución y = ?/6 ……………………………..
    ……………………………. .y = arcsen(? .y = arcsen(? .y
    = arcsen(0) 2 /2) 3 /2) ……………….. y
    ………………. ……………….. y ……………….
    ……………….. y ……………….
    …………… y
    …………….
    …………………………….
    ……………………………….
    ………………………………
    ……………………
    3. FUNCIÓN INVERSA DEL COSENO ¿Cómo
    restringir el dominio de la función coseno de modo que
    resulte inyectiva? Al trazar una horizontal en y = 1/2, en la
    curva y = cos(x), se observa que cos(?2?) =cos(0) = cos(2?) = 1,
    por tanto la función coseno no es inyectiva. Se observa
    que la función es inyectiva en los intervalos: [?2? , ??],
    [?? , 0], [0 , ?], [? , 2?], etc. De estos consideremos el
    intervalo [0 , ?] donde los valores de la función
    varía desde …… hasta ?1, si x varía desde ….
    hasta ….. Esta función restringida sirve para definir la
    función inversa del coseno. Y -2? -? 0 ? 2? X Figura
    Figura 11 11 DEFINICIÓN: La función inversa de la
    función coseno es la función: cos?1 o arccos, cuyo
    dominio es el intervalo: [?1 , 1] y el rango [0 , ?], donde:
    Arccos(x) = cos?1(x) = y ? cos(y) = x. 13

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    Ángela Ramón Ortiz Así, si y = cos(x) se
    tiene x = Arccos(y). De donde: y = Arccos(x) es la función
    inversa de y = cos(x). De esta manera para y ? [0 , ?] existe un
    único x ? [?1 , 1] tal que arccos(x) = y.
    OBSERVACIÓN: arccos(x) = y se lee “y es el arco cuyo
    coseno es x” De la propiedad y = arccos(x) ? cos(y) = x, y
    ? [0 , ?], x ? [?1 , 1], se tiene: cos(cos?1(y)) = cos(arccos(y))
    = y, cos?1(cos (x)) = arccos(cos(x)) = x, para ?1 ? y ? 1, para 0
    ? x ? ?, EJEMPLOS: 1) cos[arccos(3/5)] = 3/5, puesto que 3/5 ?
    [?1 , 1]. 2) Arccos[cos(?/4)] = arccos( 2 /2), puesto que ?/4 ?
    [0 , ?] y 2 /2 ? [?1 , 1]. 3) Arccos[cos(??/3)] ? ??/3. Pues:
    cos(??/3) = cos(? ? 2?/3) = cos(?/3), del cual, arccos(cos(??/3))
    = ?/3 4) En la gráfica de y = arccos(x), determine:
    arccos(1/2), arccos(2) y arccos(?1/3), en caso de que sean
    posibles. 5) Para evaluar cos[arcsen(3/5)]. Sea ? = arcsen(3/5),
    entonces sen(?) = 3/5, como ? está en el I-cuadrante, se
    tiene que cos(?) = 4/5. RECUERDE: que es esencial escoger el
    valor de y en el rango [0 , ?] de arccos. Función
    Expresión equivalente solución .y = arccos(1/2)
    cos(y) = 1/2 y 0 ? y ?? . y = ?/3 .y = arccos(?1/2) .y =
    arccos(1) ……………….. y ……………….
    ……………….. y ……………….
    ……………………………..
    ……………………………. .y = arccos(? .y = arccos(? .y
    = arccos(0) 2 /2) 3 /2) ……………….. y
    ………………. ……………….. y ……………….
    ……………….. y ……………….
    …………………………….
    ……………………………….
    …………………………… GRÁFICA DE LA
    FUNCIÓN y = arccos(x): Para dibujar la curva y =
    arccos(x), tomaremos las coordenadas de cada punto de la curva y
    = cos(x), sobre 0 ? x ? ? , intercambiando de posición las
    coordenadas: (0 , 1), (?/2 , 0), (? , ?1) pertenecen a la
    gráfica de y = cos(x), se tiene que (1 , 0), (0 , ?/2),
    (?1 , ?) 14

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    x x 0 Funciones trigonométricas inversas pertenecen a la
    gráfica de y = arccos(x). Estando la gráfica de y =
    cos(x) en los intervalos establecidos, se tiene la gráfica
    de y = Arccos(x), haciendo un giro alrededor de la recta y = x.
    (figura 12). Y O L: y= x .y = x y =cos(x) DECRECIENTE X (? , ?1)
    (?1,?) y = cos?1(x) y = arccos(x) DECRECIENTE O Y ? (?/2 , 0) .y
    = x X (a) Gráfica de la función coseno, restringida
    Figura 12 (b) Gráfica de la función inversa del
    seno. Complete datos 0 ?/6 ?/4 ?/3 ?/2 3?/4 5?/6 … ?1 …
    … 0 … … y=cos(x) 1 y= arccos(x) 0 ?/2 Desde
    el gráfico, podemos anotar las siguientes propiedades de
    la función y = arccos(x): ? El dominio es el intervalo [..
    , ..]. ? El conjunto de valores o rango es el intervalo [… ,
    ?]. ? La función arccos(x) toma valor cero: arccos(x) = 0,
    para x = ……. ? El valor de la función : arcscos(x) ?
    ……, para todo x ?[?1 , 1]. ? La función arccos(x) es
    decreciente en el intervalo [?1 , 1], siendo su valor
    máximo igual a ?, en el extremo …………… del
    intervalo; y, el valor mínimo igual a ……, en el
    extremo derecho del intervalo [?1 , 1]. ? La curva y = arccos(x)
    no es simétrica respecto al origen de coordenadas ni a los
    ejes coordenados. EJERCICIOS 1. Encuentre los valores que
    corresponden a: a)arccos(?4/5) = ………….. d)
    sen[arcsen(1/2)] +cos[ arccos(1/3)] = ……. 15

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    2 -1 Ángela Ramón Ortiz b) arccos(?5/13) =
    ……….. e) arcsen[sen(30º)] + arcos[cos(10º)] =
    ………. c) arccos(?1/2) = ………….. f)
    arcsen[sen(60º)] + arcos[cos(53º)] = ……. 2.
    ¿Existe respuesta para Cos ?1 (2,5)? ……… ¿Por
    qué? ……………………………. 3. Evalúe
    el valor de sen[arccos(?2/3)] 4. Calcule: 5 tan[ 1 arcsen (41/
    41)] 4.4. FUNCIÓN INVERSA DE LA TANGENTE
    ¿Cuál es un intervalo sobre el cual la
    función y = tan(x) es inyectiva? Observe la gráfica
    y = tan(x) (figura 4-13), la función está definida
    por tramos: ]?3?/2 , ??/2[ , ]??/2 , ?/2[, ]?/2 , 3?/2[, etc. y
    tomamos el intervalo ]??/2 , ?/2[ para definir la función
    inversa de la tangente. -3?/2 -?/2 ?/2 3?/2 Figura 13 La
    función inversa de la tangente, denotado por tan?1 o
    arctan se llama arco tangente y se define mediante: arctan : R ??
    ] ??/2 , ?/2[ , donde arctan(x) = y ? tan(y) = x Así, si y
    = tan(x) se tiene x = arctan(y). De esto y = Arctan(x) es la
    función inversa de y = tan(x). De y = arctan(x) ? x =
    tan(y), resulta: tan(tan-1(x)) = tan(arctan(x)) = x, tan (tan
    (y)) = arctan(tan(y)) = y, (x es un número real
    cualquiera), para ??/2 < y < ?/2, 16

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    Funciones trigonométricas inversas EJEMPLOS: 1)
    tan(arctan(1)) = tan(?/4) = 1 2) arctan(tan(?/3)) = arctan( 3 ) =
    ?/3 3) arctan?tan(?3? / 4)? ? ?3? / 4 , puesto que el
    ángulo ?3?/4 sale de los límites del intervalo
    ]??/2 , ?/2[. Pero arctan[tan(?3?/4)] = arctan(tan(? ?3?/4)) =
    arctan(1) = ?/4, de donde arctan(tan(?3?/4) = ?/4. 4) En la
    gráfica de la función y = arctan(x), determine:
    arctan(2), arctan(7) y arctan(?3), en caso de que sean posibles.
    GRÁFICA DE LA FUNCIÓN y = arctan(x): La curva y =
    arctan(x), coincide con la curva de la función x =
    arctan(y), cuando la variable y varía en el intervalo
    ]??/2 , ?/2[, como se muestra a continuación (figura 14).
    IMPORTANTE Trace la gráfica de y = tan(x) L: y= x y =
    arctan(x) arco tangente reflejando la curva tangente dada
    respecto a la recta y=x, guíate en los puntos (??/4 , ?1),
    (0 , 0) y (?/4 , 1), pertenecen a la tangente, y sus
    correspondientes simétricos respecto a y = x, son (?1 ,
    ??/4), (0 , 0) y (1 , ?/4). Asimismo, la asíntotas
    verticales x =??/2, x = ?/2 se convierten en asíntotas
    horizontales Gráfica de la función tangente,
    restringida Figura 14 En el gráfico anterior (figura 14),
    notamos algunas propiedades de la función y = arctan(x):
    17

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    ? ? ? ? Ángela Ramón Ortiz El dominio es el
    conjunto …… de los números reales. El conjunto de
    valores o rango es el intervalo ]… , …[. Los ceros de la
    función son: arctan(x) = 0, para x = ….. Los intervalos
    de signo constante son: arctan(x) > 0, para x ? ]… , … [;
    arctan(x) < …, para x ? [??, 0[. ? La función
    arctan(x) es …………, sobre todo su dominio. ? La
    gráfica de arctan(x) es simétrico respecto al
    …………………………….. 5. FUNCIONES INVERSAS DE LA
    COT, SEC Y CSC De manera análoga a como hemos razonado
    para las funciones inversas del seno, coseno y tangente, se
    procede para las funciones trigonométricas cotangente,
    secante, cosecante cuyas gráficas se construyen a partir
    de las funciones restringidas (figura 15): Y L: y= x Y L: y= x y
    = cot (x) restringida a [0 , ?] Y X y = sec (x) restringida a [0
    , ?] L: y= x Trace las gráficas de las inversas de las
    funciones restringidas que se X X exhiben. y = csc (x)
    restringida a [??/2 , ?/2] Figura 15 18

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    2 Funciones trigonométricas inversas EJERCICIOS: Halle el
    valor de x, en cada caso: a) sen(x) = ?1/2 b) cos(x) = 3 /2 c)
    arcsen(x) = ?/2 d) arctan(x) = 2. e)sen(2x) = 2 /2, x ? [0 , 2?]
    f) cos(x/2) = ?1. Comprueba tu aprendizaje 1.
    ¿Cuáles de las siguientes funciones reales de
    variable real admiten inversa? a) f (x) = x2 + 2 c) h(x) = 2x ? 5
    2. Calcule: a) E = arctan(1) + arctan( 3 ) c) E = arccos( 3 /2) +
    arcsen(?1/2) 3. Calcule: a) cos(arcsen(0,8)) c) cos[2arctan( 3 )
    – arcsen(1/2)] 4. Calcule: a) sen[arccos(?1/2) +
    arc(tan(4/3))] c) cos[arctan( 3 /2) – arcsen(12/13)] b)
    g(x) = 2×3 d) i(x) = 1/x + 1 b) E = arcsec(2) + arcsec( 2 ) d) E
    = arcsen(5/7) + arccos(5/7) b) tan[ 1 arccos(1/2)] d)
    sen(2arcsen(x)), (0 < x < 1) b) tan[arcsen(?1/3) –
    arccos(2/3)] d)cot[arctan(?2/3)]+ arccos[tan(?12/5)] 5. Analice
    el cumplimiento de las siguientes propiedades: a) arctan(1) +
    arctan(1/2) = arctan(3) c) sen[arccos(?1/2)] = ?1/2 6. Demuestre
    las siguientes identidades: a) 2arctan(1/2) = arctan(4/3) c)
    arcsen(4/5) + arcsen(3/4) = ?/2 b) 2arccos(x) = ?. c)
    cos[arcsen(4/5) + arctan(3/4)] = 1 b) 2arctan(1/3) + arctan(1/7)
    = ?/4 d) arccos(12/13) + arctan(1/4) = arccot(43/32) 7. a) Pruebe
    que: si –1 < x < 1, entonces arcsen(x) + arccos(x) =
    ?/2. b) si sen(?) = y con 0 < y <1. Exprese en
    términos del arcsen el arccos y el arctan 19

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    Ángela Ramón Ortiz c) Determine la verdad o
    falsedad de: arcsen(3/5) = arccos(4/5) = arctan(3/4). d) Halle el
    intervalo de variación de “?” para
    arcsen[(?+1)/2]. 8. Completa en los espacios subrayados: a) La
    función inversa de la tangente se denota
    …………………………………………. b) La
    función tangente inversa se define como la inversa de la
    función ……….. restringida al Dominio ]??/2 , ?/2[.
    c) El dominio de la función Tangente inversa es
    ………………………………………… d) El rango de
    la función Tangente inversa es
    ……………………………………………. 9. Trace el
    gráfico de las siguientes funciones: a) y = arcsen(x) + 1
    b) y = arcsen(2x) c) y = arctan(x + 1) d) y = arccos(3x) 10. Dada
    las curvas: identifique dominio y rango, trace el gráfico
    de sus inversas, si es que existe: a) L: y= x 20 L: y= x b) L: y=
    x

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    Funciones trigonométricas inversas BIBLIOGRAFÍA 1.
    BOYLE, Patrick (1990) Trigonometría con Aplicaciones: Con
    ejercicios para calculadora. México D.F. : Harla. 2.
    HAASER, N., LASALLE, J. & SUVILLAN, J. (1980) Análisis
    Matemático I. Curso de introducción. México
    D.F.: Editorial Trillas 3. NICHOLS, E. & GARLAND, E. (1975)
    Trigonometría Moderna. México: Editorial
    Continental S.A. 4. SWOKOWSKI, E. (1996) Álgebra y
    Trigonometría con Geometría Analítica.
    México D.F.: Editorial Iberomaricana, S.A. de C.V. 5.
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    enseñanza media. Moscú: Editorial Mir. 6.
    SAÉNZ, Jorge (S/A) Vectores, geometría y
    trigonometría. Lima: Pontificia Universidad
    Católica del Perú. 7. SCHOOL MATHEMATICS STUDY GOUP
    (1965) Matemática para la Escuela Secundaria. Funciones
    Elementales. Washington: organización de los Estados
    Americanos. 21

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