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Problema 800
Hallar las tangentes de los ángulos de un triángulo sabiendo que son números enteros positivos.
pistasolución 1info
Pista. Prueba en primer lugar que una de las tangentes tiene que ser igual a $1$. ¿Qué pasaría si todas fuesen mayores o iguales que $2$?
Solución. Al ser las tangentes enteros positivos, deducimos que los tres ángulos del triángulo son agudos de al menos $45^\circ$. Ahora bien, no puede ser todas las tangentes mayores o iguales que $2$ ya que entonces la suma de los ángulos del triángulo sería mayor o igual que $3\arctan(2)\gt 3\arctan(\sqrt{3})=180^\circ$, donde hemos usado que el arcotangente es una función creciente. Deducimos que uno de los tres ángulos tiene que tener tangente igual a $1$ y, por tanto, ser igual a $45^\circ$. Si llamamos $\alpha$ y $\beta$ a los otros dos ángulos, tendremos que $\alpha+\beta=135^\circ$, luego \[-1=\tan(135^\circ)=\tan(\alpha+\beta)=\frac{\tan(\alpha)+\tan(\beta)}{1-\tan(\alpha)\tan(\beta)},\] igualdad que se puede reescribir como \[\tan(\alpha)\tan(\beta)-\tan(\alpha)-\tan(\beta)=1\] o bien \[(\tan(\alpha)-1)(\tan(\beta)-1)=2.\] La única posibilidad siendo las tangentes enteros positivos es que uno de los factores sea igual a $1$ y el otro igual a $2$, luego podemos suponer que $\tan(\alpha)=2$ y $\tan(\beta)=3$. Tenemos así que las tangentes de los tres ángulos son los números $1$, $2$ y $3$.

Nota. Observemos que el propio cálculo anterior nos dice que $\tan(\alpha+\beta)=-1$, luego $\alpha=\arctan(2)$ y $\beta=\arctan(3)$ suman $135^\circ$. Esto nos lleva directamente a la famosa identidad \[\arctan(1)+\arctan(2)+\arctan(3)=180^\circ.\]

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