Math Problem Statement

Se puede observar una torre con un ángulo de elevación de 10°, y al aproximarse 180 m sobre la misma línea. horizontal se ve la torre con un ángulo de elevación de 15°. ¿Cuál es la distancia de la torre al segundo lugar de observación y cuál es la altura de la misma?.

Solution

Para resolver este problema, podemos utilizar la trigonometría, específicamente la tangente de los ángulos de elevación. Definamos las variables y planteemos el problema en términos de las funciones trigonométricas:

  • Sea hh la altura de la torre.
  • Sea dd la distancia desde el primer punto de observación a la base de la torre.
  • La distancia horizontal entre los dos puntos de observación es 180 m.

Desde el primer punto de observación:

  • El ángulo de elevación es 1010^\circ.
  • tan(10)=hd\tan(10^\circ) = \frac{h}{d}.

Desde el segundo punto de observación, que está 180 m más cerca de la torre:

  • El ángulo de elevación es 1515^\circ.
  • tan(15)=hd180\tan(15^\circ) = \frac{h}{d - 180}.

Tenemos dos ecuaciones con dos incógnitas:

tan(10)=hd(1)\tan(10^\circ) = \frac{h}{d} \quad \text{(1)} tan(15)=hd180(2)\tan(15^\circ) = \frac{h}{d - 180} \quad \text{(2)}

Primero, resolvemos la ecuación (1) para hh:

h=dtan(10)h = d \cdot \tan(10^\circ)

Luego, sustituimos hh en la ecuación (2):

tan(15)=dtan(10)d180\tan(15^\circ) = \frac{d \cdot \tan(10^\circ)}{d - 180}

Ahora, resolvemos para dd:

tan(15)(d180)=dtan(10)\tan(15^\circ) (d - 180) = d \cdot \tan(10^\circ)

Despejamos dd:

tan(15)d180tan(15)=dtan(10)\tan(15^\circ) \cdot d - 180 \cdot \tan(15^\circ) = d \cdot \tan(10^\circ)

dtan(15)dtan(10)=180tan(15)d \cdot \tan(15^\circ) - d \cdot \tan(10^\circ) = 180 \cdot \tan(15^\circ)

Factorizamos dd:

d(tan(15)tan(10))=180tan(15)d (\tan(15^\circ) - \tan(10^\circ)) = 180 \cdot \tan(15^\circ)

Finalmente, obtenemos dd:

d=180tan(15)tan(15)tan(10)d = \frac{180 \cdot \tan(15^\circ)}{\tan(15^\circ) - \tan(10^\circ)}

Ahora calculamos los valores numéricos:

tan(10)0.1763\tan(10^\circ) \approx 0.1763 tan(15)0.2679\tan(15^\circ) \approx 0.2679

d=1800.26790.26790.1763=48.2220.0916526.61 md = \frac{180 \cdot 0.2679}{0.2679 - 0.1763} = \frac{48.222}{0.0916} \approx 526.61 \text{ m}

Ahora que tenemos dd, calculamos hh:

h=dtan(10)=526.610.176392.84 mh = d \cdot \tan(10^\circ) = 526.61 \cdot 0.1763 \approx 92.84 \text{ m}

Entonces, la distancia desde la torre hasta el segundo punto de observación es:

d180526.61180=346.61 md - 180 \approx 526.61 - 180 = 346.61 \text{ m}

Y la altura de la torre es:

h92.84 mh \approx 92.84 \text{ m}

Respuestas:

  • La distancia desde la torre al segundo punto de observación es aproximadamente 346.61 m346.61 \text{ m}.
  • La altura de la torre es aproximadamente 92.84 m92.84 \text{ m}.

¿Te gustaría más detalles o tienes alguna pregunta?


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Tip: Cuando resuelvas problemas de trigonometría que involucran ángulos de elevación o depresión, asegúrate de dibujar un diagrama para visualizar el problema y relacionar mejor las variables.

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