Marlu Educativa, Matemáticas

Ecuaciones trigonométricas e identidades 1 Bachillerato: ejercicios resueltos paso a paso

Ecuaciones trigonométricas e identidades 1 Bachillerato: ejercicios resueltos paso a paso

Marlu Educativa · Matemáticas I · 1.º de Bachillerato

Ecuaciones trigonométricas, identidades y simplificación en 1 Bachillerato

Un cuaderno para aprender a transformar expresiones sin perder el dominio, demostrar identidades con orden y resolver ecuaciones hasta llegar a una solución completa y comprobada.

36 modelos completosdesde simplificación hasta nivel de examen
12 ejercicios de prácticacon solución desarrollada, no solo resultado
2 mapas didácticospara elegir método y escribir las soluciones
Ver índice

Autor: José María · Marlu Educativa · Revisión académica y editorial: 13 de agosto de 2026.

En este tema el error rara vez está en una cuenta aislada. Suele aparecer antes: se cancela un factor que podía valer cero, se trabaja en grados cuando el ejercicio está en radianes o se encuentran dos ángulos y se olvida la periodicidad. Por eso cada solución mantiene el mismo hilo: dominio, transformación, familias, intervalo y comprobación.

El cuaderno empieza donde termina la explicación general de razones y triángulos. Si todavía cuesta reducir ángulos, decidir signos por cuadrantes o interpretar la circunferencia, conviene repasar primero Trigonometría de 1 Bachillerato. Aquí esas ideas se usan, pero no se vuelven a desarrollar.

Diagnóstico inicial

Estos cinco minutos sirven para saber dónde conviene detenerse. No hace falta hacer cuentas largas.

1. Dominio

¿Cuándo deja de existir \(\tan x\)?

2. Identidad

Completa: \(1-\sin^2x=\ldots\)

3. Periodo

¿Qué periodo tiene la tangente?

4. Intervalo

¿Pertenece \(2\pi\) a \([0,2\pi)\)?

5. Equivalencia

¿Elevar al cuadrado conserva siempre las mismas soluciones?

Comprobación. \(\tan x\) no existe si \(\cos x=0\); \(1-\sin^2x=\cos^2x\); el periodo de la tangente es \(\pi\); \(2\pi\) no pertenece al intervalo; y al elevar al cuadrado pueden aparecer soluciones no válidas.

La base que sí hace falta

No se necesita repetir toda la teoría de trigonometría. Para trabajar este cuaderno bastan unas pocas relaciones, bien elegidas y siempre acompañadas de su dominio.

Identidades que se utilizan de forma recurrente
FamiliaRelacionesCuándo resultan útiles
Fundamental\(\sin^2x+\cos^2x=1\)Para cambiar seno al cuadrado por coseno al cuadrado, o al revés.
Cocientes\(\tan x=\sin x/\cos x\), \(\cot x=\cos x/\sin x\)Para dejar toda la expresión en seno y coseno.
Pitagóricas\(1+\tan^2x=\sec^2x\)Cuando aparecen tangentes al cuadrado o secantes.
Ángulo doble\(\sin2x=2\sin x\cos x\), \(\cos2x=\cos^2x-\sin^2x\)Para unificar ángulos o convertir una ecuación en cuadrática.
Suma y diferencia\(\sin(a\pm b)=\sin a\cos b\pm\cos a\sin b\)Para desarrollar, reagrupar o reconocer una combinación.
Una precisión que evita muchos fallos. Dos expresiones pueden coincidir en todos los valores donde ambas están definidas y, aun así, no tener el mismo dominio escrito de partida. Al simplificar se conserva siempre la restricción original.
Si el problema está en el álgebra. Cuando cuesta factorizar, simplificar fracciones algebraicas o resolver una cuadrática, conviene repasar Álgebra de 1.º de Bachillerato. Aquí esas técnicas se aplican a razones trigonométricas, pero no se vuelven a desarrollar.

Tres decisiones antes de operar

1. ¿Dónde existe?Anota ceros de denominadores y razones que no están definidas.
2. ¿Qué se pide?No es lo mismo simplificar, demostrar una identidad o resolver una ecuación.
3. ¿En qué conjunto?Distingue una vuelta, un intervalo cualquiera y la solución general en \(\mathbb R\).
Familias básicas de soluciones
EcuaciónSolución generalPeriodo que se añade
\(\sin x=\sin\alpha\)\(x=\alpha+2k\pi\) o \(x=\pi-\alpha+2k\pi\)\(2\pi\)
\(\cos x=\cos\alpha\)\(x=\pm\alpha+2k\pi\)\(2\pi\)
\(\tan x=\tan\alpha\)\(x=\alpha+k\pi\)\(\pi\)
Cómo se filtra una familia de solucionesUna recta muestra varias soluciones periódicas y destaca únicamente las incluidas entre cero y dos pi.0π/2π3π/2misma familia, desplazada un periodoSe generan las familias y después se conservan solo los puntos del intervalo.
El intervalo no cambia la familia; decide qué representantes deben aparecer en la respuesta.

Mapa de método

Expresión racionalRestricciones, seno y coseno, denominador común o conjugado.
IdentidadTrabaja desde el miembro más complejo y evita operar los dos a la vez.
Ecuación algebraizableFactoriza o usa \(s=\sin x\), \(c=\cos x\) o \(t=\tan x\).
Ángulo compuestoAísla primero el ángulo completo; filtra el intervalo al final.
Árbol de decisión para expresiones y ecuaciones trigonométricasUn esquema conduce desde la tarea inicial hasta el procedimiento más habitual.¿Qué pide el ejercicio?SimplificarDemostrar identidadResolver ecuacióndominio → una razón→ reducirun solo miembro→ forma del otrotransformar → familias→ filtrar → comprobar
La elección correcta del objetivo evita cuentas largas y pasos que no son equivalentes.

36 modelos resueltos

  1. Simplificar sin perder el dominio
  2. Dividir por una razón trigonométrica
  3. Reconocer secante al cuadrado
  4. Restar fracciones con conjugados
  5. Racionalizar antes de sumar
  6. Simplificar secante, coseno y tangente
  7. Convertir una suma en una identidad fundamental
  8. Usar el ángulo doble para reducir
  9. Detectar dos expresiones equivalentes
  10. Simplificación encadenada con ángulo doble
  11. Identidad con racionalización
  12. Suma de tangente y cotangente
  13. Producto de conjugados con secante y tangente
  14. Dos formas de la tangente del ángulo mitad
  15. Suma de senos con dos ángulos
  16. Coseno doble escrito con tangente
  17. Ángulo doble y tangente
  18. Inversa de la identidad de la secante
  19. Diferencia de cuartas potencias
  20. Identidad racional encadenada
  21. Ecuación seno en una vuelta
  22. Ecuación coseno con solución general
  23. Ecuación tangente en un intervalo centrado
  24. Producto nulo con seno y coseno
  25. Cambio de variable con seno
  26. Cambio de variable con coseno
  27. Pasar toda la ecuación a coseno
  28. Factorizar antes de dividir
  29. Ecuación con ángulo doble
  30. Ecuación con desplazamiento
  31. Convertir coseno doble en una cuadrática
  32. Ecuación homogénea de segundo grado
  33. Comprobar candidatos después de elevar al cuadrado
  34. Combinar seno y coseno en una sola razón
  35. Ecuación racional con soluciones no válidas
  36. Parámetro y resolución completa

Simplificación paso a paso

Los diez primeros modelos enseñan a escoger la transformación mínima. El resultado importa, pero el dominio que se conserva forma parte de la respuesta.

Modelo 1. Simplificar sin perder el dominio

Simplifica \(\dfrac{1-\cos^2x}{\sin x}\).

1. Anota la restricción

El denominador obliga a trabajar con \(\sin x\ne0\).

2. Usa la identidad fundamental

El numerador es una diferencia conocida.

\[1-\cos^2x=\sin^2x\]

3. Reduce

Ahora sí puede simplificarse un factor seno.

\[\frac{\sin^2x}{\sin x}=\sin x\]
Resultado. \(\sin x\), para los valores del dominio original: \(\sin x\ne0\).

Modelo 2. Dividir por una razón trigonométrica

Simplifica \(\dfrac{\sin x}{\tan x}\).

1. Revisa dónde existe

Deben cumplirse \(\cos x\ne0\) para que exista la tangente y \(\tan x\ne0\) porque está en el denominador. Por tanto, también \(\sin x\ne0\).

2. Pasa todo a seno y coseno

Sustituimos la tangente por su cociente.

\[\frac{\sin x}{\sin x/\cos x}=\sin x\cdot\frac{\cos x}{\sin x}\]

3. Simplifica

Se cancela el factor seno dentro del dominio indicado.

\[\frac{\sin x\cos x}{\sin x}=\cos x\]
Resultado. \(\cos x\), con \(\sin x\ne0\) y \(\cos x\ne0\).

Modelo 3. Reconocer secante al cuadrado

Simplifica \((1+\tan^2x)\cos^2x\).

1. Localiza la identidad

La expresión \(1+\tan^2x\) es \(\sec^2x\).

2. Sustituye

Escribimos secante como el inverso del coseno.

\[\sec^2x\cos^2x=\frac{1}{\cos^2x}\cos^2x\]

3. Reduce

El producto vale \(1\) siempre que la expresión inicial exista.

Resultado. \(1\), con \(\cos x\ne0\).

Modelo 4. Restar fracciones con conjugados

Simplifica \(\dfrac1{1-\sin x}-\dfrac1{1+\sin x}\).

1. Fija el dominio

Se excluyen los valores con \(\sin x=1\) o \(\sin x=-1\).

2. Usa denominador común

Los denominadores son conjugados.

\[\frac{(1+\sin x)-(1-\sin x)}{(1-\sin x)(1+\sin x)}\]

3. Aplica la identidad fundamental

El numerador es \(2\sin x\) y el denominador es \(1-\sin^2x=\cos^2x\).

\[\frac{2\sin x}{\cos^2x}\]
Resultado. \(\dfrac{2\sin x}{\cos^2x}\), con \(\sin x\ne\pm1\).

Modelo 5. Racionalizar antes de sumar

Simplifica \(\dfrac{\sin x}{1+\cos x}+\dfrac{1+\cos x}{\sin x}\).

1. Anota la restricción

La expresión inicial exige \(\sin x\ne0\).

2. Racionaliza la primera fracción

Multiplicamos por el conjugado.

\[\frac{\sin x}{1+\cos x}\cdot\frac{1-\cos x}{1-\cos x}=\frac{1-\cos x}{\sin x}\]

3. Suma

Las dos fracciones ya tienen el mismo denominador.

\[\frac{1-\cos x+1+\cos x}{\sin x}=\frac2{\sin x}\]
Resultado. \(\dfrac2{\sin x}\), con \(\sin x\ne0\).

Modelo 6. Simplificar secante, coseno y tangente

Simplifica \(\dfrac{\sec x-\cos x}{\tan x}\).

1. Revisa el dominio

Deben cumplirse \(\cos x\ne0\) y \(\tan x\ne0\); por tanto, \(\sin x\ne0\).

2. Reduce el numerador

Pasamos secante a coseno.

\[\sec x-\cos x=\frac{1-\cos^2x}{\cos x}=\frac{\sin^2x}{\cos x}\]

3. Divide por la tangente

Dividir por una fracción equivale a multiplicar por su inversa.

\[\frac{\sin^2x}{\cos x}\cdot\frac{\cos x}{\sin x}=\sin x\]
Resultado. \(\sin x\), con \(\sin x\ne0\) y \(\cos x\ne0\).

Modelo 7. Convertir una suma en una identidad fundamental

Simplifica \((\tan x+\cot x)\sin x\cos x\).

1. Anota el dominio

Tangente y cotangente exigen \(\sin x\ne0\) y \(\cos x\ne0\).

2. Pasa a seno y coseno

Sumamos las dos fracciones.

\[\tan x+\cot x=\frac{\sin x}{\cos x}+\frac{\cos x}{\sin x}=\frac{\sin^2x+\cos^2x}{\sin x\cos x}\]

3. Termina

La suma de cuadrados vale uno y se cancela el producto exterior.

\[\frac1{\sin x\cos x}\,\sin x\cos x=1\]
Resultado. \(1\), con \(\sin x\cos x\ne0\).

Modelo 8. Usar el ángulo doble para reducir

Simplifica \(\dfrac{1-\cos 2x}{\sin 2x}\).

1. Conserva la restricción

La fracción inicial exige \(\sin 2x\ne0\).

2. Escribe las dos fórmulas útiles

Usamos expresiones compatibles en seno y coseno de \(x\).

\[1-\cos2x=2\sin^2x,\qquad \sin2x=2\sin x\cos x\]

3. Reduce

Dentro del dominio original se simplifica un factor seno.

\[\frac{2\sin^2x}{2\sin x\cos x}=\tan x\]
Resultado. \(\tan x\), con \(\sin 2x\ne0\).

Modelo 9. Detectar dos expresiones equivalentes

Simplifica \(\dfrac{\sin x}{1-\cos x}-\dfrac{1+\cos x}{\sin x}\).

1. Marca el dominio

La expresión inicial exige \(\sin x\ne0\).

2. Racionaliza

La primera fracción se multiplica por el conjugado.

\[\frac{\sin x}{1-\cos x}\cdot\frac{1+\cos x}{1+\cos x}=\frac{1+\cos x}{\sin x}\]

3. Resta

Los dos términos son iguales.

\[\frac{1+\cos x}{\sin x}-\frac{1+\cos x}{\sin x}=0\]
Resultado. \(0\), para \(\sin x\ne0\).

Modelo 10. Simplificación encadenada con ángulo doble

Simplifica \(\dfrac{(\sin x+\cos x)^2-1}{\sin 2x}\).

1. Anota la restricción

Debe cumplirse \(\sin 2x\ne0\).

2. Desarrolla solo el numerador

Aplicamos el cuadrado de una suma.

\[(\sin x+\cos x)^2-1=\sin^2x+\cos^2x+2\sin x\cos x-1\]

3. Reconoce el ángulo doble

La identidad fundamental elimina los términos uno y queda \(2\sin x\cos x=\sin2x\).

\[\frac{\sin2x}{\sin2x}=1\]
Resultado. \(1\), con \(\sin2x\ne0\).

Demostración de identidades

Una identidad no se prueba empezando con un signo igual y transformando ambos lados a la vez. Se parte del miembro más complejo, se encadenan equivalencias justificadas y se llega al otro.

Modelo 11. Identidad con racionalización

Demuestra que \(\dfrac1{1-\sin x}=\dfrac{1+\sin x}{\cos^2x}\).

1. Trabaja desde un solo miembro

Partimos del miembro izquierdo y multiplicamos por el conjugado.

\[\frac1{1-\sin x}\cdot\frac{1+\sin x}{1+\sin x}=\frac{1+\sin x}{1-\sin^2x}\]

2. Usa la identidad fundamental

El denominador se convierte en coseno al cuadrado.

\[\frac{1+\sin x}{1-\sin^2x}=\frac{1+\sin x}{\cos^2x}\]
Resultado. Identidad demostrada en el dominio común, \(\cos x\ne0\).

Modelo 12. Suma de tangente y cotangente

Demuestra que \(\tan x+\cot x=\dfrac1{\sin x\cos x}\).

1. Pasa a seno y coseno

Así aparece un denominador común natural.

\[\frac{\sin x}{\cos x}+\frac{\cos x}{\sin x}=\frac{\sin^2x+\cos^2x}{\sin x\cos x}\]

2. Aplica la identidad fundamental

El numerador vale uno.

\[\frac{\sin^2x+\cos^2x}{\sin x\cos x}=\frac1{\sin x\cos x}\]
Resultado. Identidad demostrada para \(\sin x\cos x\ne0\).

Modelo 13. Producto de conjugados con secante y tangente

Demuestra que \((\sec x-\tan x)(\sec x+\tan x)=1\).

1. Reconoce una diferencia de cuadrados

Los factores son conjugados.

\[(\sec x-\tan x)(\sec x+\tan x)=\sec^2x-\tan^2x\]

2. Usa la identidad pitagórica

De \(1+\tan^2x=\sec^2x\) se obtiene \(\sec^2x-\tan^2x=1\).

Resultado. Identidad demostrada para \(\cos x\ne0\).

Modelo 14. Dos formas de la tangente del ángulo mitad

Demuestra que \(\dfrac{1-\cos x}{\sin x}=\dfrac{\sin x}{1+\cos x}\).

1. Parte del miembro izquierdo

Multiplicamos numerador y denominador por \(1+\cos x\).

\[\frac{1-\cos x}{\sin x}\cdot\frac{1+\cos x}{1+\cos x}=\frac{1-\cos^2x}{\sin x(1+\cos x)}\]

2. Sustituye y reduce

Como \(1-\cos^2x=\sin^2x\), se cancela un factor seno.

\[\frac{\sin^2x}{\sin x(1+\cos x)}=\frac{\sin x}{1+\cos x}\]
Resultado. Identidad demostrada donde ambos miembros están definidos.

Modelo 15. Suma de senos con dos ángulos

Demuestra que \(\sin(x+y)+\sin(x-y)=2\sin x\cos y\).

1. Desarrolla las dos sumas

Aplicamos las fórmulas de suma y diferencia.

\[\sin(x+y)=\sin x\cos y+\cos x\sin y\]

2. Resta el término que se cancela

En la segunda expresión cambia el signo del término con \(\sin y\).

\[\sin(x-y)=\sin x\cos y-\cos x\sin y\]

3. Suma

Los términos opuestos desaparecen.

\[\sin(x+y)+\sin(x-y)=2\sin x\cos y\]
Resultado. Identidad demostrada para todo valor real de los ángulos.

Modelo 16. Coseno doble escrito con tangente

Demuestra que \(\cos2x=\dfrac{1-\tan^2x}{1+\tan^2x}\).

1. Introduce un cociente equivalente

Usamos que \(\sin^2x+\cos^2x=1\).

\[\cos2x=\cos^2x-\sin^2x=\frac{\cos^2x-\sin^2x}{\cos^2x+\sin^2x}\]

2. Divide entre coseno al cuadrado

Esta operación exige \(\cos x\ne0\).

\[\frac{1-\sin^2x/\cos^2x}{1+\sin^2x/\cos^2x}=\frac{1-\tan^2x}{1+\tan^2x}\]
Resultado. Identidad demostrada en el dominio de la tangente, \(\cos x\ne0\).

Modelo 17. Ángulo doble y tangente

Demuestra que \(\dfrac{\sin2x}{1+\cos2x}=\tan x\).

1. Escribe las fórmulas compatibles

Conviene expresar numerador y denominador con seno y coseno de \(x\).

\[\sin2x=2\sin x\cos x,\qquad 1+\cos2x=2\cos^2x\]

2. Reduce

Al sustituir, queda \(\dfrac{2\sin x\cos x}{2\cos^2x}=\dfrac{\sin x}{\cos x}=\tan x\).

Resultado. Identidad demostrada para \(\cos x\ne0\).

Modelo 18. Inversa de la identidad de la secante

Demuestra que \(\dfrac1{1+\tan^2x}=\cos^2x\).

1. Usa la identidad pitagórica

Sabemos que \(1+\tan^2x=\sec^2x\).

2. Toma el inverso

La secante es el inverso del coseno.

\[\frac1{1+\tan^2x}=\frac1{\sec^2x}=\cos^2x\]
Resultado. Identidad demostrada para \(\cos x\ne0\).

Modelo 19. Diferencia de cuartas potencias

Demuestra que \(\sin^4x-\cos^4x=\sin^2x-\cos^2x\).

1. Factoriza

Es una diferencia de cuadrados.

\[\sin^4x-\cos^4x=(\sin^2x-\cos^2x)(\sin^2x+\cos^2x)\]

2. Aplica la identidad fundamental

El segundo factor vale uno.

\[(\sin^2x-\cos^2x)\cdot1=\sin^2x-\cos^2x\]
Resultado. Identidad demostrada para todo valor real de \(x\).

Modelo 20. Identidad racional encadenada

Demuestra que \(\dfrac{1-\cos x}{\sin x}+\dfrac{\sin x}{1-\cos x}=\dfrac2{\sin x}\).

1. Usa un denominador común

No hace falta transformar ambos sumandos por separado.

\[\frac{(1-\cos x)^2+\sin^2x}{\sin x(1-\cos x)}\]

2. Simplifica el numerador

Desarrollamos y agrupamos la identidad fundamental.

\[1-2\cos x+\cos^2x+\sin^2x=2(1-\cos x)\]

3. Reduce

Se cancela \(1-\cos x\) dentro del dominio original.

\[\frac{2(1-\cos x)}{\sin x(1-\cos x)}=\frac2{\sin x}\]
Resultado. Identidad demostrada para \(\sin x\ne0\).

Ecuaciones trigonométricas

La secuencia estable es transformar, resolver las razones básicas, añadir periodicidad, filtrar el intervalo y comprobar cuando alguna operación puede haber cambiado el conjunto de soluciones.

Modelo 21. Ecuación seno en una vuelta

Resuelve \(\sin x=\dfrac{\sqrt3}{2}\) en \([0,2\pi)\).

1. Encuentra el ángulo de referencia

El seno de \(\pi/3\) vale \(\sqrt3/2\).

2. Mira el signo

El seno es positivo en los cuadrantes primero y segundo.

\[x=\frac\pi3,\qquad x=\pi-\frac\pi3=\frac{2\pi}{3}\]

3. Comprueba el intervalo

Las dos soluciones pertenecen a la vuelta pedida.

Resultado. \(x=\dfrac\pi3\) o \(x=\dfrac{2\pi}{3}\).

Modelo 22. Ecuación coseno con solución general

Resuelve \(\cos x=-\dfrac{\sqrt2}{2}\) en \(\mathbb R\).

1. Localiza las soluciones de una vuelta

El coseno es negativo en los cuadrantes segundo y tercero.

\[x=\frac{3\pi}{4},\qquad x=\frac{5\pi}{4}\]

2. Añade la periodicidad

El periodo del coseno es \(2\pi\).

Resultado. \(x=\dfrac{3\pi}{4}+2k\pi\) o \(x=\dfrac{5\pi}{4}+2k\pi\), \(k\in\mathbb Z\).

Modelo 23. Ecuación tangente en un intervalo centrado

Resuelve \(\tan x=-1\) en \([-\pi,\pi)\).

1. Escribe la familia

La solución de referencia es \(-\pi/4\) y la tangente tiene periodo \(\pi\).

\[x=-\frac\pi4+k\pi\]

2. Filtra

Para \(k=0\) se obtiene \(-\pi/4\); para \(k=1\), \(3\pi/4\). Los demás valores quedan fuera.

Resultado. \(x=-\dfrac\pi4\) o \(x=\dfrac{3\pi}{4}\).

Modelo 24. Producto nulo con seno y coseno

Resuelve \(\sin x(2\cos x-1)=0\) en \([0,2\pi)\).

1. Separa las ramas

Un producto es cero cuando alguno de sus factores es cero.

\[\sin x=0\qquad\text{o}\qquad 2\cos x-1=0\]

2. Resuelve cada ecuación

La primera da \(x=0,\pi\). La segunda equivale a \(\cos x=1/2\), de donde \(x=\pi/3,5\pi/3\).

3. Reúne sin duplicar

Las cuatro soluciones son distintas y pertenecen al intervalo.

Resultado. \(x=0,\dfrac\pi3,\pi,\dfrac{5\pi}{3}\).

Modelo 25. Cambio de variable con seno

Resuelve \(2\sin^2x+\sin x-1=0\) en \([0,2\pi)\).

1. Trata el seno como incógnita

Tomamos \(s=\sin x\).

\[2s^2+s-1=(2s-1)(s+1)=0\]

2. Recupera las razones

Se obtiene \(\sin x=1/2\) o \(\sin x=-1\).

3. Resuelve en el intervalo

Para \(1/2\): \(x=\pi/6,5\pi/6\). Para \(-1\): \(x=3\pi/2\).

Resultado. \(x=\dfrac\pi6,\dfrac{5\pi}{6},\dfrac{3\pi}{2}\).

Modelo 26. Cambio de variable con coseno

Resuelve \(2\cos^2x-3\cos x+1=0\) en \([0,2\pi)\).

1. Factoriza

Con \(c=\cos x\), queda \((2c-1)(c-1)=0\).

2. Vuelve a la ecuación trigonométrica

Las ramas son \(\cos x=1/2\) y \(\cos x=1\).

3. Filtra la vuelta

La primera aporta \(\pi/3\) y \(5\pi/3\); la segunda, \(0\).

Resultado. \(x=0,\dfrac\pi3,\dfrac{5\pi}{3}\).

Modelo 27. Pasar toda la ecuación a coseno

Resuelve \(\sin^2x=1-\cos x\) en \([0,2\pi)\).

1. Elige una sola razón

Sustituimos \(\sin^2x\) por \(1-\cos^2x\).

\[1-\cos^2x=1-\cos x\]

2. Factoriza

Al simplificar queda \(\cos^2x-\cos x=0\).

\[\cos x(\cos x-1)=0\]

3. Resuelve las dos ramas

\(\cos x=0\) da \(\pi/2,3\pi/2\); \(\cos x=1\) da \(0\).

Resultado. \(x=0,\dfrac\pi2,\dfrac{3\pi}{2}\).

Modelo 28. Factorizar antes de dividir

Resuelve \(\sin x=\sin x\cos x\) en \([0,2\pi)\).

1. Lleva todo al mismo miembro

\(\sin x-\sin x\cos x=0\).

2. Saca factor común

No dividimos entre seno porque podría ser cero.

\[\sin x(1-\cos x)=0\]

3. Resuelve

\(\sin x=0\) aporta \(0,\pi\). La rama \(\cos x=1\) aporta \(0\), que ya estaba incluida.

Resultado. \(x=0\) o \(x=\pi\).

Modelo 29. Ecuación con ángulo doble

Resuelve \(\sin2x=\dfrac{\sqrt3}{2}\) en \([0,2\pi)\).

1. Cambia temporalmente de variable

Sea \(y=2x\). Como \(x\in[0,2\pi)\), entonces \(y\in[0,4\pi)\).

2. Resuelve dos vueltas

En \([0,4\pi)\): \(y=\pi/3,2\pi/3,7\pi/3,8\pi/3\).

3. Deshaz el cambio

Dividimos cada valor entre dos.

\[x=\frac\pi6,\frac\pi3,\frac{7\pi}{6},\frac{4\pi}{3}\]
Resultado. \(x=\dfrac\pi6,\dfrac\pi3,\dfrac{7\pi}{6},\dfrac{4\pi}{3}\).

Modelo 30. Ecuación con desplazamiento

Resuelve \(\cos(x-\pi/6)=1/2\) en \([0,2\pi)\).

1. Aísla el ángulo completo

Con \(y=x-\pi/6\), las familias son \(y=\pm\pi/3+2k\pi\).

2. Recupera x

\(x=\pi/2+2k\pi\) o \(x=-\pi/6+2k\pi\).

3. Filtra

En la vuelta pedida quedan \(\pi/2\) y \(11\pi/6\).

Resultado. \(x=\dfrac\pi2\) o \(x=\dfrac{11\pi}{6}\).

Modelo 31. Convertir coseno doble en una cuadrática

Resuelve \(\cos2x=\sin x\) en \([0,2\pi)\).

1. Pasa todo a seno

Usamos \(\cos2x=1-2\sin^2x\).

\[1-2\sin^2x=\sin x\]

2. Factoriza

\(2\sin^2x+\sin x-1=0\).

\[(2\sin x-1)(\sin x+1)=0\]

3. Resuelve

Las ramas son \(\sin x=1/2\) y \(\sin x=-1\).

Resultado. \(x=\dfrac\pi6,\dfrac{5\pi}{6},\dfrac{3\pi}{2}\).

Modelo 32. Ecuación homogénea de segundo grado

Resuelve \(\sin^2x-3\sin x\cos x+2\cos^2x=0\) en \([0,2\pi)\).

1. Comprueba el caso que podría perderse

Si \(\cos x=0\), el miembro izquierdo vale \(1\), así que no hay solución en esa rama.

2. Divide entre coseno al cuadrado

Ya es seguro dividir.

\[\tan^2x-3\tan x+2=0\]

3. Factoriza y recupera el ángulo

\((\tan x-1)(\tan x-2)=0\). Por tanto, \(\tan x=1\) o \(\tan x=2\).

Resultado. \(x=\dfrac\pi4,\dfrac{5\pi}{4},\arctan(2),\pi+\arctan(2)\).

Modelo 33. Comprobar candidatos después de elevar al cuadrado

Modelo de examen

Resuelve \(\sin x+\cos x=1\) en \([0,2\pi)\).

1. Eleva al cuadrado con cautela

La nueva ecuación dará candidatos, no soluciones definitivas.

\[(\sin x+\cos x)^2=1\Longrightarrow 1+2\sin x\cos x=1\]

2. Obtén los candidatos

\(\sin x\cos x=0\), así que aparecen \(0,\pi/2,\pi,3\pi/2\).

3. Comprueba en la ecuación inicial

Solo \(0\) y \(\pi/2\) hacen que la suma sea \(1\).

Resultado. \(x=0\) o \(x=\dfrac\pi2\).

Modelo 34. Combinar seno y coseno en una sola razón

Modelo de examen

Resuelve \(\sqrt3\sin x+\cos x=1\) en \([0,2\pi)\).

1. Calcula la amplitud

\(R=\sqrt{(\sqrt3)^2+1^2}=2\).

2. Reescribe la combinación

Elegimos un desplazamiento cuyas componentes reproduzcan los coeficientes.

\[\sqrt3\sin x+\cos x=2\sin\left(x+\frac\pi6\right)\]

3. Resuelve y filtra

\(\sin(x+\pi/6)=1/2\), de donde en el intervalo quedan \(x=0\) y \(x=2\pi/3\).

Resultado. \(x=0\) o \(x=\dfrac{2\pi}{3}\).

Modelo 35. Ecuación racional con soluciones no válidas

Modelo de examen

Resuelve \(\dfrac{\sin x}{1+\cos x}=1\) en \([0,2\pi)\).

1. Fija la restricción

Debe cumplirse \(1+\cos x\ne0\), por lo que \(x\ne\pi\).

2. Elimina el denominador y genera candidatos

\(\sin x=1+\cos x\). Al cuadrar: \(1-\cos^2x=(1+\cos x)^2\), y queda \(2\cos x(1+\cos x)=0\).

3. Comprueba

\(\cos x=-1\) corresponde a \(x=\pi\), que estaba excluido. Con \(\cos x=0\), solo \(x=\pi/2\) cumple la ecuación inicial; \(3\pi/2\) no la cumple.

Resultado. La única solución es \(x=\dfrac\pi2\).

Modelo 36. Parámetro y resolución completa

Modelo de examen

Determina \(m\) para que \(x=\pi/6\) sea solución de \(2\sin^2x+(m-2)\sin x-m=0\). Después resuelve la ecuación obtenida en \([0,2\pi)\).

1. Impone la condición

Como \(\sin(\pi/6)=1/2\), sustituimos ese valor.

\[2\left(\frac12\right)^2+(m-2)\frac12-m=0\]

2. Calcula el parámetro

La igualdad se reduce a \(-\dfrac12-\dfrac m2=0\), luego \(m=-1\).

3. Resuelve la ecuación resultante

Con \(m=-1\): \(2\sin^2x-3\sin x+1=0=(2\sin x-1)(\sin x-1)\).

Resultado. \(m=-1\) y \(x=\dfrac\pi6,\dfrac\pi2,\dfrac{5\pi}{6}\).

Práctica final con soluciones completas

Los doce ejercicios mezclan los tres bloques. Conviene intentar cada uno y abrir después el desarrollo para comparar el procedimiento, no solo el resultado.

1. Simplificación con identidad fundamental

Simplifica \(\dfrac{1-\sin^2x}{\cos x}\).

Ver solución paso a paso

Primero se conserva el dominio de la expresión original y después se opera:

\[1-\sin^2x=\cos^2x\]
\[\frac{\cos^2x}{\cos x}=\cos x\]
Resultado. \(\cos x\), con \(\cos x\ne0\).

2. Simplificación con secante

Simplifica \(\dfrac{\sec^2x-1}{\tan x}\).

Ver solución paso a paso

Primero se conserva el dominio de la expresión original y después se opera:

\[\sec^2x-1=\tan^2x\]
\[\frac{\tan^2x}{\tan x}=\tan x\]
Resultado. \(\tan x\), con \(\tan x\ne0\) y \(\cos x\ne0\).

3. Suma de fracciones conjugadas

Simplifica \(\dfrac{\sin x}{1-\cos x}+\dfrac{\sin x}{1+\cos x}\).

Ver solución paso a paso

Primero se conserva el dominio de la expresión original y después se opera:

\[\frac{\sin x[(1+\cos x)+(1-\cos x)]}{1-\cos^2x}\]
\[\frac{2\sin x}{\sin^2x}=\frac2{\sin x}\]
Resultado. \(2/\sin x\), con \(\sin x\ne0\).

4. Identidad con tangente

Demuestra que \(\dfrac{1-\tan^2x}{1+\tan^2x}=\cos2x\).

Ver solución paso a paso

Primero se conserva el dominio de la expresión original y después se opera:

\[\frac{1-\sin^2x/\cos^2x}{1+\sin^2x/\cos^2x}\]
\[\frac{\cos^2x-\sin^2x}{\cos^2x+\sin^2x}=\cos2x\]
Resultado. Identidad demostrada para \(\cos x\ne0\).

5. Identidad con conjugados

Demuestra que \(\dfrac1{\sec x+\tan x}=\sec x-\tan x\).

Ver solución paso a paso

Primero se conserva el dominio de la expresión original y después se opera:

\[\frac1{\sec x+\tan x}\cdot\frac{\sec x-\tan x}{\sec x-\tan x}\]
\[\frac{\sec x-\tan x}{\sec^2x-\tan^2x}=\sec x-\tan x\]
Resultado. Identidad demostrada donde la expresión está definida.

6. Identidad de ángulo doble

Demuestra que \(\dfrac{\sin2x}{1-\cos2x}=\cot x\).

Ver solución paso a paso

Primero se conserva el dominio de la expresión original y después se opera:

\[\frac{2\sin x\cos x}{2\sin^2x}\]
\[\frac{\cos x}{\sin x}=\cot x\]
Resultado. Identidad demostrada para \(\sin x\ne0\).

7. Ecuación coseno

Resuelve \(\cos x=\sqrt3/2\) en \([0,2\pi)\).

Ver solución paso a paso

Primero se conserva el dominio de la expresión original y después se opera:

\[\alpha=\pi/6\]
\[\cos x>0\text{ en I y IV}\]
Resultado. \(x=\pi/6\) o \(x=11\pi/6\).

8. Ecuación cuadrática en seno

Resuelve \(2\sin^2x-\sin x-1=0\) en \([0,2\pi)\).

Ver solución paso a paso

Primero se conserva el dominio de la expresión original y después se opera:

\[(2\sin x+1)(\sin x-1)=0\]
\[\sin x=-\frac12\quad\text{o}\quad\sin x=1\]
Resultado. \(x=\pi/2,7\pi/6,11\pi/6\).

9. Producto nulo

Resuelve \(\sin x(2\cos x+1)=0\) en \([0,2\pi)\).

Ver solución paso a paso

Primero se conserva el dominio de la expresión original y después se opera:

\[\sin x=0\quad\text{o}\quad\cos x=-\frac12\]
\[x=0,\pi\quad\text{o}\quad x=\frac{2\pi}{3},\frac{4\pi}{3}\]
Resultado. \(x=0,2\pi/3,\pi,4\pi/3\).

10. Coseno doble

Resuelve \(\cos2x=\cos x\) en \([0,2\pi)\).

Ver solución paso a paso

Primero se conserva el dominio de la expresión original y después se opera:

\[2\cos^2x-1=\cos x\]
\[(2\cos x+1)(\cos x-1)=0\]
Resultado. \(x=0,2\pi/3,4\pi/3\).

11. Ángulo desplazado

Resuelve \(\sin(x+\pi/4)=\sqrt2/2\) en \([0,2\pi)\).

Ver solución paso a paso

Primero se conserva el dominio de la expresión original y después se opera:

\[x+\frac\pi4=\frac\pi4+2k\pi\quad\text{o}\quad x+\frac\pi4=\frac{3\pi}{4}+2k\pi\]
\[x=2k\pi\quad\text{o}\quad x=\frac\pi2+2k\pi\]
Resultado. \(x=0\) o \(x=\pi/2\).

12. Suma de seno y coseno

Resuelve \(\sin x+\cos x=0\) en \([0,2\pi)\).

Ver solución paso a paso

Primero se conserva el dominio de la expresión original y después se opera:

\[\cos x\ne0\text{ en cualquier solución}\]
\[\tan x=-1\]
Resultado. \(x=3\pi/4\) o \(x=7\pi/4\).

Errores frecuentes y cómo corregirlos

Control de errores antes de entregar
ErrorQué provocaCorrección práctica
Cancelar sin mirar el dominioSe aceptan valores que no pertenecían a la expresión.Anota las restricciones antes de operar y mantenlas en el resultado.
Dividir entre \(\sin x\) o \(\cos x\)Se pierden las soluciones que anulan el divisor.Lleva todo a un miembro y factoriza siempre que sea posible.
Dar solo el arco principalFaltan cuadrantes o familias completas.Escribe las dos ramas del seno y coseno, o la familia de la tangente.
Filtrar demasiado prontoSe omiten soluciones cuando aparece \(2x\) o un ángulo desplazado.Resuelve primero el ángulo completo y filtra al final.
No comprobar después de cuadrarQuedan soluciones extrañas.Sustituye todos los candidatos en la ecuación original.

Repaso de una página

SimplificarDominio → una misma familia de razones → identidad → reducción.
DemostrarMiembro más complejo → equivalencias justificadas → miembro objetivo.
ResolverTransformar → familias → intervalo → comprobación.
\[\sin^2x+\cos^2x=1,\qquad 1+\tan^2x=\sec^2x\]
\[\sin2x=2\sin x\cos x,\qquad \cos2x=1-2\sin^2x=2\cos^2x-1\]
Una idea para llevarse. En este tema, una solución limpia no es la que tiene menos líneas, sino la que deja claro qué valores se excluyen, por qué cada transformación es válida y cómo se ha obtenido exactamente el conjunto final.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre simplificar y demostrar una identidad?

Simplificar busca una forma equivalente más manejable. Demostrar exige transformar un miembro hasta obtener el otro sin utilizar como paso la igualdad que se quiere probar.

¿Por qué se anotan las restricciones al principio?

Porque una cancelación puede ocultar valores en los que la expresión inicial no existía. La forma simplificada se interpreta siempre sobre el dominio original.

¿Cuándo hay que escribir \(k\in\mathbb Z\)?

Cuando se pide la solución general. Si el enunciado fija un intervalo, se generan las familias y después se seleccionan sus representantes dentro de ese intervalo.

¿Qué operaciones obligan a comprobar?

Especialmente elevar al cuadrado, multiplicar por una expresión que podría anularse y eliminar denominadores. La comprobación se hace siempre en la ecuación original.

Cuando el atasco no está en una fórmula

Si cuesta decidir el procedimiento o detectar en qué paso se pierde una solución, en las clases se trabaja el razonamiento completo sobre ejercicios del nivel correspondiente. Si encaja mejor una franja temprana, también hay clases online por la mañana para preparar exámenes con más calma.

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