Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Trigonometria 1. Segmentos Proporcionais 1.1. Teorema de Tales Se um feixe com três ou mais retas paralelas cruza duas transversais quaisquer, então a razão entre as medidas de dois segmentos obtidos em uma das transversais é igual à razão entre as medidas dos seg- mentos correspondentes da outra transver- sal. EF DE BC AB = Podemos demonstrar essa propriedade divi- dindo os segmentos AB e BC em partes iguais de valor x. xAB 3= e xBC 2= Traçando retas paralelas às retas r, s e t, que passam pelos pontos obtidos na divisão dos segmentos. Podemos perceber que os segmentos de- terminados na reta v também possuem me- didas iguais. yDE 3= e yEF 2= Neste caso: 2 3 2 3 == x x BC AB e 2 3 2 3 == y y EF DE Assim, EF DE BC AB = , ou seja, os segmentos AB e BC são proporcionais aos segmentos DE e EF . Exemplo 01: Determine o valor do segmen- to BC na figura a seguir, sabendo que as retas r, s e t são paralelas. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 2 Resolução: Para determinar o valor do segmento BC partiremos da definição do Teorema de Tales: 8 15 120 12015 6 1520 = = = = = x x x x EF DE BC AB Logo, o segmento BC vale 8 unidades. Exemplo 02: Determine o valor de x na figu- ra abaixo, sendo r // s // t. Resolução: Para determinar o valor de x partiremos da definição do Teorema de Ta- les, tomando o cuidado de tomar as informa- ções pertencentes à mesma reta: ( ) ( ) 6 366 8482842 1682314 16 23 14 8 = -=- -=+ -=+ - + = = x x xx xx x x NR QN NP MN Portanto, x é igual a 6. Exemplo 03: (Unesp) Um observador situa- do num ponto O, localizado na margem de um rio, precisa determinar sua distância até um ponto P, localizado na outra margem, sem atravessar o rio. Para isso marca, com estacas, outros pontos do lado da margem em que se encontra de tal forma que P, O e B estão alinhados entre si e P, A e C tam- bém. Além disso, OA é paralelo a BC , mOA 25= , mBC 40= e mOB 30= , conforme a figura a seguir. Determine a distância, em metros, do obser- vador em O até o ponto P. Resolução: Para a resolução deste proble- ma vamos ajustá-lo ao Teorema de Tales. Esquematicamente temos: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 3 Podemos observar que as retas transversais formam com as retas paralelas dois triângu- los. O triângulo AOP: E o triângulo BCP: Observação: Pode-se demonstrar que toda reta paralela a um dos lados de um triângulo e que cruza os outros dois lados, divide es- ses dois lados em segmentos de retas pro- porcionais. Assim, BC OA PB PO = 50 75015 7502540 40 25 30 = = += = + x x xx x x Portanto, a distância do observador em O até o ponto P é de 50m. 2. Semelhança de Figuras Quando ampliamos ou reduzimos uma figura de maneira proporcional, a figura obtida mantém a mesma forma original. As figuras que apresentam a mesma forma, mas tamanhos diferentes são chama- das figuras semelhantes. 2.1. Polígonos Semelhantes Para que dois ou mais polígonos com a mesma quantidade de lados sejam seme- lhantes, é necessário que satisfaçam, simul- taneamente, as seguintes condições: · As medidas dos lados corresponden- tes devem ser proporcionais; · As medidas dos ângulos correspon- dentes devem ser iguais. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 4 A razão entre a medida do lado de um polí- gono e a medida do lado correspondente de outro polígono é chamada de razão de se- melhança. 5,1 7,1 55,2 8,0 2,1 5,1 25,2 1 5,1 =====k 2.2. Triângulos Semelhantes Dois triângulos são semelhantes quando possuem os ângulos correspondentes con- gruentes e os lados homólogos proporcio- nais. DFEABC DD ~ Pois, ^^^^^^ EC; FB;DA ººº (ângulos iguais). DE AC FE BC DF AB == (lados homólogos proporcio- nais). 2.2.1. Casos de Semelhança 1º Caso: Dois triângulos são semelhantes quando possuem dois ângulos respectiva- mente congruentes. 2º Caso: Dois triângulos são semelhantes quando possuem os lados homólogos pro- porcionais. 3º Caso: Dois triângulos são semelhantes quando possuem, respectivamente, dois la- dos homólogos proporcionais e os ângulos compreendidos entre esses lados congruen- tes. Exemplo 04: Na figura abaixo, os triângulos ABC e EBD são semelhantes. Quais são, em graus, as medidas dos ângulos desconheci- dos. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 5 Resolução: Os ângulos em B são opostos pelo vértice, portanto são iguais. Assim, o ângulo em C pode ser obtido fazendo: º50 º130º180 º180º70º60 ^ ^ ^ = -= =++ C C C Dessa forma, temos: Exemplo 05: Determine o comprimento de DC na figura dada, sabendo que AB = 8 cm, BC = 12 cm e DE = 6 cm. Resolução: Considerando os triângulos ABC e DEC, temos que: O ângulo em C é comum aos dois triângulos e º90 ^^ =÷ ø ö ç è æ=÷ ø ö ç è æ DmedBmed . Assim, ABC e DEC são semelhantes. Portanto: 9 728 12 6 8 = = = = DC DC DC DC BC ED AB Logo, a medida do segmento DC é 9 cm. 3. Relações Métricas no Tri- ângulo Retângulo 3.1. Elementos do Triângulo Retân- gulo Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 6 . . . . hipotenusaa sobrecatetosdosprojeçõesdasmedidasnem hipotenusaàrelativaalturah catetosdosmedidasceb hipotenusaa ® ® ® ® 3.2. Relações Métricas nma += nab ×=2 mac ×=2 cbha ×=× hcmb ×=× hbnc ×=× Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 7 nmh ×=2 222 cba += Teorema de Pitágoras Exemplo 06: Determine o perímetro do tri- ângulo ABC, descrito pela figura abaixo. Resolução: Utilizando a relação mac ×=2 , obtemos: ( ) a a mac 5,425,56 5,45,7 2 2 = ×= ×=5,12 5,4 25,56 ==a Agora precisamos determinar a medida do outro cateto. Para isto podemos utilizar o Teorema de Pitágoras. ( ) ( ) 10 100 25,5625,156 5,75,12 2 2 222 222 = = += += += b b b b cba Assim, 30 5,7105,12 = ++= ++= cbaP Portanto o perímetro é igual a 30 cm. Exemplo 07: (Fuvest) No triângulo T os ca- tetos medem 10 cm e 20 cm. A altura relati- va à hipotenusa divide T em dois triângulos. Determine a área de cada triângulo. Resolução: Vamos visualizar o problema. Observando os triângulos separadamente percebemos que: 22 21 hmAehnA ×=×= Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 8 Assim, precisamos obter o valor para m, n e h. Mas para determinar qualquer destas in- cógnitas é necessário obter o valor da hipo- tenusa, então: cma a a a cba 510 500 500 1020 2 222 222 = = = += += Logo: ( ) cmn n anc 52 510 100 51010 2 2 == = = como, cmm m nma 58 52510 = += += temos: cmh h h h mnh 54 516 516 5258 2 2 2 = ×= ×= ×= = Assim: 2 2 2 1 805454 2 5458 2 20545 2 5452 2 cmhmA e cmhnA =×= × = × = =×= × = × = Portanto, as áreas dos triângulos são 20 cm2 e 80 cm2. 4. Ângulos Utilizando a Geometria Plana pode- mos dizer que um ângulo é caracterizado por um par de semi-retas de origem no mesmo ponto. Os ângulos podem ser classificados em: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 9 ü Ângulo nulo: é um ângulo de medida 0º (seus lados são semi-retas coinciden- tes). ü Ângulo agudo: é um ângulo de medida entre 0º e 90º. ü Ângulo reto: é um ângulo de medida 90º (seus lados são semi-retas perpendi- culares). ü Ângulo obtuso: é um ângulo de medida entre 90º e 180º. ü Ângulo raso: é um ângulo de medida 180º (seus lados são semi-retas opos- tas). Observação: Quando as somas de dois ân- gulos resultam em: ü 90º, eles são chamados de ângulos complementares. ü 180º, eles são chamados de ângulos suplementares. 4.1. Ângulos em Figuras Planas · A soma das medidas dos ângulos inter- nos de um triângulo qualquer é igual a 180º. º180A ^^^ =++ CB · Em todo triângulo, a medida de um ângu- lo externo qualquer é igual à soma das medidas dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. ^^ ^^ ^^ BAe CAe CBe C B A += += += · A soma das medidas dos ângulos inter- nos de um quadrilátero qualquer é igual a 360º. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 10 º360A ^^^^ =+++ DCB · A soma das medidas dos ângulos inter- nos de um polígono de n lados é dada por ( )2º180 -= nSi . ( )2º180 -= nSi · Em todo polígono convexo, a soma das medidas dos ângulos externos é constan- te e igual a 360º. º360=eS · O ângulo externo de um polígono regular de n lados é igual a n º360 . n e º360= Exemplo 08: (ESPM) Determine a soma dos ângulos assinalados na figura abaixo. Resolução: Do enunciado temos: Na figura, cada triângulo possui um ângulo assinalado no enunciado e dois ângulos ex- ternos do polígono ABCDEFGHI. Assim, a soma pedida é º900º3602º1809 =×-× . Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 11 º1809 ×=DS º360=eS º360=eS Portanto, a soma dos ângulos assinalados é de 900º. 5. Trigonometria no triângulo retângulo Um triângulo é chamado retângulo quando apresenta um de seus ângulos inter- nos igual à 90º. O lado que está oposto ao ângulo reto é o maior lado e é chamado de hipotenusa, enquanto os outros dois são chamados de catetos. Para um triângulo retângulo podemos afirma sempre que: ü º90=+ ba (Ângulos Complementa- res) ü 222 cba += (Teorema de Pitágoras) 5.1. Razões trigonométricas no tri- ângulo retângulo Para um ângulo agudo de um triângu- lo retângulo definimos os números seno, cosseno e tangente por: Seno O seno de um ângulo é a razão entre o cateto oposto ao ângulo e a hipotenusa. a bsen == hipotenusa ângulo aoopostocateto aa Logo: a csen == hipotenusa ângulo aoopostocateto bb Cosseno O cosseno de um ângulo é a razão entre o cateto adjacente ao ângulo e a hipotenu- sa. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 12 a c == hipotenusa ângulo aoadjacentecatetocos aa Logo: a b == hipotenusa ângulo aoadjacentecatetocos bb Tangente A tangente de um ângulo é a razão entre o cateto oposto ao ângulo e o cateto ad- jacente ao ângulo. c btg == a aa ângulo aoadjacentecateto ângulo aoopostocateto Logo: b c djacente tg == b bb ângulo aoacateto ângulo aoopostocateto Exemplo 09: No triângulo retângulo ABC, conforme a figura abaixo, tem-se: ...333,1 10 875,0 8 6 6,0 10 6cos8,0 10 8cos 8,0 10 86,0 10 6 ==== ==== ==== ba ba ba tgtg sensen Exemplo 10: No triângulo retângulo ABC, como mostra a figura. Obtenha os valores de seno, cosseno e tangente do ângulo BÂC . Resolução: Para calcular o valor do seno e do cosseno precisamos do valor da hipote- nusa. Utilizaremos o Teorema de Pitágoras para calcular o valor da hipotenusa. Assim: 74 74 4925 75 2 2 222 = = += += a a a a Logo, Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 13 4,1 5 7 74 745 74 74 74 5 74 5cos 74 747 74 74 74 7 74 7 == =×== =×== tg  sen Observação: O seno, cosseno e a tangente são razões entre grandezas da mesma es- pécie e por isso são números puros, não vêm acompanhados de unidades. No cálculo desses números, as medidas dos lados do triângulo precisam estar na mesma unidade. 5.1.1. Valores NotáveisTabela dos valores trigonométricos de ângulos notáveis. x 30º 45º 60º sen x 2 1 2 2 2 3 cos x 2 3 2 2 2 1 tg x 3 3 1 3 Exemplo 11: Queremos encostar uma es- cada de 8 m de comprimento em uma pare- de, de modo que ela forme um ângulo de 60º com o solo. A que distância da parede de- vemos apoiar a escada no solo? Resolução: Na figura abaixo esquemati- zamos a situação descrita no problema. Podemos perceber um triângulo retân- gulo de hipotenusa igual a 8 cm, um ângulo de 60º e o lado x que queremos calcular. Como o lado x representa o cateto adjacente ao ângulo de 60º, en- tão: 4 82 82 1 8 º60cos = = = = x x x x Logo, o ponto de apoio da escada no solo deve ficar a 4 metros da parede. Exemplo 12: Um agrimensor quer determi- nar a largura de um rio. Como não pode efe- tuar diretamente essa medida, ele procede da seguinte forma: ü Do ponto A, situado numa das margens do rio, ele avista o topo D, de um morro na margem oposta, sob um ângulo de 60º com a horizontal; ü Afastando-se 12 m, em linha reta, até o ponto B, ele observa novamente o topo do morro segundo um ângulo de 53º com a horizontal. Com esses dados, que medida, em metros, ele achou para a largura do rio? Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 14 (utilize tg 53º = 1,33 e 73,13 = ). Resolução: Na figura abaixo esquemati- zamos a situação descrita no problema. x = largura do rio; y = altura do morro. Para resolver este problema, utilizare- mos dois triângulos, o DACD e o DBCD. Vejamos: No DACD, podemos estabelecer a rela- ção: ( )173,1 73,1 73,1 3 º60 xy yx x y x y x ytg = = = = = No DBCD, podemos estabelecer a rela- ção: ( ) ( )296,1533,1 96,1533,1 1233,1 12 33,1 º53 += =+ =+× + = = xy yx yx x y x ytg Substituindo o resultado de (1) em (2), temos: 9,39 4,0 96,15 96,154,0 96,1533,173,1 = = = += x x x xx Portanto, a largura do rio é de 39,9 m. Exemplo 13: Calcular o valor de x indicado na figura abaixo. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 15 Resolução: Como BÂD, no DABD, temos que o ângulo em D=30º. No DACD tem-se A=D=30º, logo o tri- ângulo é isósceles e AC=CD=8 cm. Então, no DABC obtém-se: mxx xxx 9,634 2 38 382 82 3 8 º30cos @=Þ= =Þ=Þ= Portanto, o valor de x é aproximadamente 6,9 cm. 6. Ciclo Trigonométrico 6.1. Arcos e Ângulos Arco de uma circunferência é cada uma das partes em que uma circunferência fica dividida por dois de seus pontos. 6.2. Ângulo Central Para cada arco existe sempre um ân- gulo central correspondente. A medida de um arco de circunferência é a medida do ângulo central correspondente. ( ) a=ABmed Observação: Note que a medida de um arco não representa a medida do com- primento desse arco. 6.3. Unidades de Medidas Para medir arcos e ângulos utilizamos o grau e o radiano. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 16 Grau (º) Dividindo a circunferência em 360 par- tes iguais, cada parte é um arco de um grau (1º). Isto significa que a circunferência possui 360º. Os submúltiplos do grau são o minuto e o segundo. ü Um minuto é igual a 60 1 do grau. ü Um segundo é igual a 60 1 do minuto. Usamos os símbolos: º grau; ’ minuto; ” segundo. Radiano (rad) É o arco cujo comprimento é igual à medida do raio da circunferência que o con- tém. rad1=a Admitindo o raio da circunferência como uma unidade, ou seja, raio unitário (R=1rad) e partindo que o comprimento de uma circunferência é obtido fazendo RC p2= , temos: radC radC RC p p p 2 12 2 = ×= ×= Assim, a medida toda da circunferên- cia, em radianos, é 2p rad. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 17 Comparando as medidas em graus e em radianos, obtemos: Unidade Fundamental Amplitudes Grau 0º 90º 180º 270º 360º Radiano 0 2 p p 2 3p p2 Podemos notar que as medidas são diretamente proporcionais, isto permite que façamos a conversão da medida de uma unidade para a outra através de uma regra de três simples, usando que 180º corres- ponde a p rad. 180º p rad Medida em graus Medida em radianos Exemplo 07: Converter 36º em radianos. 180º p rad 36º x radx radx radx x rad 5 180 36 36180 º36 º180 p p p p = = = = Portanto, 36º corresponde a 5 p rad. Exemplo 14: Converter 12 5p rad em graus. 180º p rad x 12 5p rad º75 º180 12 5 º180 12 5 12 5 º180 12 5 º180 = × = ×=× = = x x x x rad rad x p p pp p p p p Portanto, 12 5p rad corresponde a 75º. Exemplo 15: Calcular o menor ângulo entre os ponteiros de um relógio que marca 13 horas e 24 minutos. Resolução: Primeiro, precisamos esta- belecer uma relação entre tempo e ân- gulo. Assim, se pensarmos que o pon- teiro dos minutos leva 60 minutos para percorrer toda a circunferência e que a circunferência é dividida em 360º, en- tão o ponteiro dos minutos move-se 6º em cada minuto. 1 min ---------- 6º Da mesma forma estabelecemos a re- lação para o ponteiro das horas. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 18 1 hora ---------- 30º 60 min ---------- 30º Assim, em 24 minutos o ponteiro dos minutos percorre um ângulo de: tempo ângulo 1 min 6º 24 min x º144 º6 24 1 º6 min24 min1 = = = x x x E em 24 minutos o ponteiro das horas percorre um ângulo de: tempo ângulo 60 min 30º 24 min y º12 60 º720 º72060 º30 24 60 º30 min24 min60 = = = = = y y y y y Mas devemos nos lembrar que o pon- teiro das horas partiu do ponto 1, en- tão: Portanto, o ângulo a é dado fazendo: º102º42º144 =-=a Logo, o menor ângulo entre os ponteiros de um relógio às 13h24min é de 102º. 6.4. Comprimento de um Arco Para determinar o comprimento de um arco, podemos estabelecer uma regra de três.comprimento ângulo 2pR 360º x a Se o ângulo estiver em radianos: comprimento ângulo 2pR 2p rad x a Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 19 Exemplo 16: Numa circunferência de raio 6 cm qual é o comprimento de um arco de 72º? Resolução: O comprimento desta cir- cunferência é dado por: comprimento ângulo 2p.6 360º x 72º 5 12 125 512 72 36012 º72 º36012 p p p p p = = = = = x x x x x 54,7 5 14,312 @ × = x x Portanto, o comprimento do arco é de 7,54 cm. Exemplo 17: As rodas de uma bicicleta têm 60 cm de diâmetro. a) Qual o comprimento da circunferência dessa roda? b) Quantas voltas dará cada roda num per- curso de 100 m? Resolução: A medida do raio é igual à metade do diâmetro, assim: a) o comprimento é dado por: mC cmC C RC 884,1 4,188 3014,32 2 = = ××= ×= p b) o número de voltas é determinado pela razão entre o percurso e o com- primento de cada roda, então: 08,53 884,1 100 @=voltasn Ou seja, 53 voltas completas. Exemplo 18: Numa circunferência de 32 cm de diâmetro, marca-se um arco de 8 cm de comprimento. Qual a medida desse arco em radianos? Resolução: Estabelecendo uma relação entre o comprimento e os ângulos têm- se: comprimento ângulo 2p.16 2p rad 8 a radrad rad rad rad rad 5,0 2 1 4 2 24 24 2 8 32 == = =× = = a p pa pap a pp a pp Têm-se um arco de 0,5 rad. 6.5. Ciclo Trigonométrico O ciclo trigonométrico (ou circunferên- cia trigonométrica) é determinado por uma circunferência de raio unitário (R=1) fixada em um sistema de coordenadas cartesianas ortogonais, com centro na origem do sistema cartesiano. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 20 No ciclo trigonométrico podemos ob- servar as seguintes propriedades: ü Centro na origem dos eixos cartesia- nos; ü Raio unitário; ü Origem dos arcos no ponto A(1,0) que corresponde ao ângulo de 0º; ü Sentido anti-horário positivo (+) e ho- rário negativo (-), a partir do ponto A; ü Divide-se em quatro quadrantes. Observação: Como a circunferência trigo- nométrica tem raio unitário (R=1). A medida de qualquer arco, em radianos é numerica- mente igual ao comprimento desse arco. Portanto, percorrer um arco de x rad no ciclo trigonométrico é fazer um percurso de com- primento x. Assim, ao invés de escrevermos rad 12 5p , escrevemos, apenas 12 5p e chama- mos de imagem de x no ciclo. Exemplo 19: Marcar no ciclo a imagem do número x em cada caso. a) x = 2 p b) x = 3 2p c) x = 1 d) x = 3 p - Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 21 Exemplo 20: Divida o ciclo em 6 partes i- guais, a partir da origem, e indique o número x, p20 ££ x , associado a cada ponto divi- sor. Resolução: Como a circunferência tem comprimento igual a 2p, então cada parte equivale a 6 1 de 2p. Assim, cada parte tem comprimento igual a 3 p . Pode-se também, associar esta divisão em função dos ângulos. 6.5.1. Arcos Côngruos Vamos representar os arcos de ex- tremidades em 30º, 390º, 750º e 1110º no mesmo ciclo trigonométrico. Percebemos que as extremidades destes arcos encontram-se na mesma posi- ção, porém em voltas diferentes. Os arcos que têm a mesma extremidade e diferem apenas pelo número de voltas inteiras são chamados de arcos côngruos. 30º = 30º + 0º = 30º + 0 . 360º 390º = 30º + 360º = 30º + 1 . 360º 750º = 30º + 720º = 30º + 2 . 360º 1110º = 30º + 1080º = 30º + 3 . 360º x = ............ = a + k . 360º Assim, podemos representar todos os arcos côngruos à 30º pela expressão: Zkkx Î+= ,º360º30 De maneira geral: ü Se o arco estiver em graus: Zkkx Î+= ,º360a ü Se o arco estiver em radianos: Zkkx Î+= ,2 pa Observação: Chama-se primeira determina- ção positiva de um arco se o mesmo encon- trar-se no intervalo de 0º a 360º, ou, 0 a 2p. Exemplo 21: Um móvel, partindo do ponto A, percorreu um arco de 2396º no ciclo tri- gonométrico. Quantas voltas completas fo- ram dadas e em que quadrante parou? Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 22 Resolução: Fazendo, Tem-se que: ü Foram completadas 6 voltas; ü Como o arco de 2396º é côngruo ao arco de 236º na primeira determi- nação, podemos verificar que sua ex- tremidade encontra-se no 3º quadran- te. Exemplo 22: Calcule a 1ª determinação positiva e escreva a expressão geral dos arcos côngruos ao arco de 1845º. Resolução: Fazendo, Tem-se que: ü A primeira determinação positiva é 45º; ü A expressão geral é dada por: Zkkx Î+= ,º360º45 7. Funções Circulares As funções circulares constituem o objeto fundamental da trigonometria circular e são importantes devido à sua periodicida- de, pois elas podem representar fenômenos naturais periódicos, como as variações da temperatura terrestre, o comportamento on- dulatório do som, a pressão sanguínea no coração, os níveis de água dos oceanos, etc. 7.1. Função Seno Denominamos função seno à função que a cada número real x faz corresponder o número y = sen x. Interpretação Geométrica O seno de um arco x é obtido fazendo a projeção da extremidade do arco no eixo vertical, denominado eixo dos senos. Domínio e Imagem O domínio da função seno é o conjun- to de todos os números reais, R. Podemos perceber através do ciclo trigonométrico que o menor valor possível para o seno é – 1 e o maior valor possível é 1. Assim, podemos dizer que o conjunto imagem da função seno é o intervalo de – 1 a 1. Vejamos: [ ]1;1Im -= = RD Estudo do Sinal Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 23 Valores Notáveis Gráfico A função seno é uma função periódica de período p = 2p. O período é o compri- mento do intervalo no qual a função passa por um ciclo completo de variação. Dada a função ( )mxseny = , o perío- do da função seno pode ser determinado fazendo: m p p2= 7.2. Função Cosseno Denominamos função cosseno à fun- ção que a cada número real x faz corres- ponder o número y = cos x. Interpretação GeométricaO cosseno de um arco x é obtido fa- zendo a projeção da extremidade do arco no eixo horizontal, denominado eixo dos cosse- nos. Domínio e Imagem O domínio da função cosseno é o conjunto de todos os números reais, R. Po- demos perceber através do ciclo trigonomé- trico que o menor valor possível para o cos- seno é – 1 e o maior valor possível é 1. As- sim, podemos dizer que o conjunto imagem da função cosseno é o intervalo de – 1 a 1. Vejamos: [ ]1;1Im -= = RD Estudo do Sinal Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 24 Valores Notáveis Gráfico A função cosseno também é uma fun- ção periódica de período p = 2p. Dada a função ( )mxy cos= , o perío- do da função cosseno pode ser determinado fazendo: m p p2= Relação Fundamental I Esta relação é válida para qualquer que seja x Î R. 1cos 22 =+ xxsen Exemplo 23: Determine o valor de xsen , sabendo-se que 2 1cos =x e pp 2 2 3 << x . Resolução: Utilizando a relação funda- mental I temos: 2 3 4 3 4 3 4 11 1 4 1 1 2 1 1cos 2 2 2 2 2 22 ±=±= = -= =+ =÷ ø ö ç è æ+ =+ senx xsen xsen xsen xsen xxsen Como a extremidade do arco x está no quarto quadrante, pp 2 2 3 << x , então: 2 3 -=xsen Exemplo 24: Calcule o valor da expressão º570º240cos º150cosº120 sen seny + - = . Resolução: Calculando separadamente cada valor temos: 2 3º60º120 == sensen Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 25 2 3º30cosº150cos -=-= 2 1º60cosº240cos -=-= 2 1º30º210º570 -=-== sensensen Assim, 3 1 3 2 2 2 32 2 1 2 1 2 3 2 3 2 1 2 1 2 3 2 3 -= - = - × = -- + = ÷ ø ö ç è æ-+- ÷÷ ø ö çç è æ -- =y Exemplo 25: Determine o valor da expres- são xsenx xxsen A 4 3 cos 2cos 2 - - = , sabendo-se que 2 p =x . Resolução: Em primeiro momento, va- mos substituir a incógnita x por seu va- lor, assim a expressão fica: ( ) ( )pp pp p p p p 2 6 cos cos 4 2 4 3 2cos 2 2cos 2 2 sen sen sen sen A -÷ ø ö ç è æ -÷ ø ö ç è æ = ÷ ø ö ç è æ ×- ÷ ÷ ÷ ÷ ø ö ç ç ç ç è æ ÷ ø ö ç è æ ×- ÷ ÷ ÷ ÷ ø ö ç ç ç ç è æ = Em um segundo momento, vamos cal- cular separadamente o valor de cada termo: 2 2 4 = psen 1cos -=p 2 3 6 cos =p 02 =psen Então: ( ) 3 326 3 3 3 22 3 22 3 2 2 22 2 3 2 22 2 3 1 2 2 0 2 3 1 2 2 + =× + = + = × + = + = + = - -- = A A Assim, 3 326 + =A 7.3. Função Tangente Denominamos função tangente à fun- ção que a cada número real x faz corres- ponder o número y = tg x. Interpretação Geométrica Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 26 A tangente de um arco x é obtida fa- zendo o prolongamento do raio da extremi- dade do arco no eixo vertical paralelo ao ei- xo dos senos que tangencia o ciclo trigono- métrico no ponto x = 0, denominado eixo das tangentes. Domínio e Imagem O domínio da função tangente pode ser observado no gráfico a seguir: Nos pontos 90º e 270º, as retas geradas pelo prolongamento dos raios geram uma reta paralela ao eixo das tangentes, assim, não existirá tangente para os valores de 90º, 270º e todos os arcos côngruos a estes. þ ý ü î í ì Î+¹Î= ZkkxRxD , 2 / pp A imagem da tangente não está mais restrita aos valores – 1 e 1, na verdade po- demos obter qualquer valor para a tangente, assim: R=Im Estudo do Sinal Valores Notáveis Gráfico A função tangente também é uma função periódica de período p = p. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 27 Dada a função ( )mxtgy = , o período da função tangente pode ser determinado fazendo: m p p= Relação Fundamental II Esta relação é válida para qualquer que seja x Î R / x ¹ 90º + kp, k Î Z. x xsenxtg cos = Exemplo 26: Determine o valor da expres- são 3 4º9303 4 3º780cos p p sentg tg E ×× + = . Resolução: Calculando os valores para cada termo, temos: 2 1º60cosº780cos == 1 44 3 -=-= pp tgtg 3 3º30º210º930 === tgtgtg 2 3 33 4 -=-= pp sensen Assim, ( ) ÷÷ ø ö çç è æ -×× -+ = ×× + = 2 3 3 33 1 2 1 3 4º9303 4 3º780cos p p sentg tg E 3 1 2 3 2 1 2 3 2 1 2 33 1 2 1 == - - = ÷÷ ø ö çç è æ -× - =E Exemplo 27: Dado o valor de 5 3 -=xsen , com 2 3pp << x , determine o valor da xtg . Resolução: Para determinar a xtg utili- zaremos a relação fundamental II. Mas para que possamos utilizá-la é neces- sário conhecermos o valor do xcos , as- sim utilizaremos primeiro a relação fundamental I. Vejamos: 1cos 25 9 1cos 5 3 1cos 2 2 2 22 =+ =+÷ ø ö ç è æ- =+ x x xxsen 5 4 25 16cos 25 925cos 25 91cos 2 2 ±=±= - = -= x x x Como 2 3pp << x , então: 5 4cos -=x Assim, 4 3 4 5 5 3 5 4 5 3 5 4 5 3 cos =×== - - == x xsenxtg Exemplo 28: Dado que axxsen =+ cos , cal- cule o valor de xxseny cos×= em função de a. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 28 Resolução: Para resolvermos este proble- ma utilizaremos de um artifício matemático. ( ) 2 1cos 1cos2 cos21 cos2cos coscos2 cos cos 2 2 2 222 222 22 - =× -=× =×+ =×++ =+×+ =+ =+ axxsen axxsen axxsen axxsenxxsen axxxsenxsen axxsen axxsen Assim, 2 12 - = ay 7.4. Função Cossecante Denominamos função cossecante à função que a cada número real x faz corres- ponder o número y = cossec x. Interpretação Geométrica A cossecante de um arco x é obtida através da distância da origem do eixo verti- cal até a intersecção da reta que tangencia o ponto que representaa extremidade do arco x. Assim, o eixo vertical passa a ser chama- do, também, de eixo das cossecantes. Domínio e Imagem O domínio da função cossecante pode ser observado no gráfico a seguir: Nos pontos 0º e 180º, as retas tangentes aos arcos são paralelas ao eixo das cosse- cantes, assim, não existirá intersecção, logo não será possível calcular a cossecante para os valores de 0º, 180º e todos os arcos côn- gruos a estes. { }ZkkxRxD ιÎ= ,/ p A imagem da cossecante serão todos os valores fora do ciclo trigonométrico, ou seja, maiores ou igual a 1 e menores ou i- gual a – 1, assim: ] [1;1Im --= R Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 29 Estudo do Sinal Gráfico A função cossecante também é uma função periódica de período p = 2p. Dada a função ( )mxy seccos= , o pe- ríodo da função cossecante pode ser deter- minado fazendo: m p p2= 7.5. Função Secante Denominamos função secante à fun- ção que a cada número real x faz corres- ponder o número y = sec x. Interpretação Geométrica A secante de um arco x é obtida atra- vés da distância da origem do eixo horizontal até a intersecção da reta que tangencia o ponto que representa a extremidade do arco x. Assim, o eixo vertical passa a ser chama- do, também, de eixo das secantes. Domínio e Imagem O domínio da função cossecante pode ser observado no gráfico a seguir: Nos pontos 90º e 270º, as retas tangentes aos arcos são paralelas ao eixo das cosse- cantes, assim, não existirá intersecção, logo não será possível calcular a cossecante para os valores de 90º, 270º e todos os arcos côngruos a estes. þ ý ü î í ì Î+¹Î= ZkkxRxD , 2 / pp Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 30 A imagem da secante serão todos os valores fora do ciclo trigonométrico, ou seja, maiores ou igual a 1 e menores ou igual a -1, assim: ] [1;1Im --= R Estudo do Sinal Gráfico A função secante também é uma fun- ção periódica de período p = 2p. Dada a função ( )mxy sec= , o período da função secante pode ser determinado fazendo: m p p2= 7.6. Função Cotangente Denominamos função cotangente à função que a cada número real x faz corres- ponder o número y = cotg x. Interpretação Geométrica A cotangente de um arco x é obtida fazendo o prolongamento do raio da extre- midade do arco no eixo horizontal paralelo ao eixo dos cossenos que tangencia o ciclo trigonométrico no ponto x = 2 p , denominado eixo das cotangentes. Domínio e Imagem O domínio da função cotangente pode ser observado no gráfico a seguir: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 31 Nos pontos 0º e 180º, as retas gera- das pelo prolongamento dos raios geram uma reta paralela ao eixo das cotangentes, assim, não existirá cotangente para os valo- res de 0º, 180º e todos os arcos côngruos a estes. { }ZkkxRxD ιÎ= ,/ p A imagem da cotangente serão todos os valores, incluindo dentro do ciclo trigono- métrico, ou seja, todos os números reais, assim: R=Im Estudo do Sinal Gráfico A função cotangente também é uma função periódica de período p = p. Dada a função ( )mxy cotg= , o perío- do da função cotangente pode ser determi- nado fazendo: m p p= Relações entre as Funções Circulares ü xsen x 1seccos = ü x x cos 1sec = ü xsen x xtg x cos1cotg == Outras Relações ü xxtg 22 sec1 =+ ü xx 22 seccos1cotg =+ Exemplo 29: Calcule, se existir, o valor nu- mérico para: a) 6 cossec p b) 6 5sec p c) º480cotg d) ÷ ø ö ç è æ- 4 cossec p Resolução: Para calcularmos os valores das funções cossecante, secante e co- tangente, vamos utilizar das relações entre as funções e representa-las em Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 32 função de seno, cosseno e tangente. Assim: 2 1 21 2 1 1 6 1 6 cosseca) =×=== p p sen 3 32 3 3 3 2 3 2 2 3 1 6 cos 1 6 5cos 1 6 5sec) -=×-= -= - = - == pp pb 3 3 3 3 3 1 3 1 º60 1 º120 1 º480 1º480cotg c) -=×-= - = - === tgtgtg 2 2 22 2 2 2 2 2 2 2 2 1 4 1 4 1 4 cossecd) -=-=×-=-= -= - = ÷ ø ö ç è æ- =÷ ø ö ç è æ- pp p sensen Exemplo 30: Dada 4 3 -=xtg e pp << x 2 , determine o valor das outras funções circula- res. Resolução: Para obter o valor para as demais funções é necessário calcular o valor, primeiro, das funções seno e cosseno. Assim, utilizando a relação fundamental II, tem-se: 4 cos3 cos34 4 3 cos 4 3 xxsen xxsen x xsen xtg -= -= -= -= utilizando a relação fundamental I, ob- temos: 1cos 4 cos3 1cos 2 2 22 =+÷ ø ö ç è æ- =+ xx xxsen 5 4cos 25 16cos 25 16cos 16cos25 16cos16cos9 1cos 16 cos9 2 2 22 2 2 ±= ±= = = =+ =+ x x x x xx xx Como, pp << x 2 , então, 5 4cos -=x . Lo- go: 5 3 5 4 4 3 cos 4 3 4 cos3 =÷ ø ö ç è æ -×-= -=-= xxxsen e 3 5 5 3 11cossec === xsen x ; 4 5 5 4 1 cos 1sec -= - == x x ; 3 4 4 3 11cotg -= - == xtg x . Portanto, 5 3 =xsen , 5 4cos -=x , 4 3 -=xtg , 3 5cossec =x , 4 5sec -=x e 3 4cot -=xg . Exemplo 31: Simplifique a expressão dada por ( ) aa aatgy 22 2 cossecsec cotg × + = . Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 33 Resolução: Aplicando produtos notáveis no numerador, o quadro do primeiro mais duas vezes o primeiro pelo se- gundo mais o quadrado do segundo, temos: ( ) aa aaatgatg aa aatgy 22 22 22 2 cossecsec cotgcotg2 cossecsec cotg × +××+ = × + = Utilizando as relações decorrentes, te- mos: aa aaatgay 22 22 cossecsec 1cosseccotg21sec × -+××+- = Representando a cotg a em função da tangente, tem-se: aaen aa y aa a aa ay aa aay aa aay aa aay aa a a atga y 22 22 22 2 22 2 2222 22 22 22 22 22 22 cos 1 1 s 1 1 sec 1 cossec 1 cossecsec cossec cossecsec sec cossecsec cossecsec cossecsec 2cossec2sec cossecsec 2cossec12sec cossecsec 1cossec tg 121sec +=+= × + × = × + = × -++ = × -+×+ = × -+××+- = Multiplicando pelo inverso, temos: 1coss 22 =+= aaeny Exemplo 32: Construa o gráfico das fun- ções: a) xseny 2= b) ( ) xsenxf 2= c) 1cos += xy d) ( ) 2 cos xxf = Resolução: Para construir o gráfico de cada função, primeiro, vamos determi- nar o período e a imagem, e em segui- da construir uma tabela para determi- nados valores. Vejamos: a) xseny 2= Período: ppp 2 1 22 === m p Imagem: [ ]2;2Im -= Tabela: x xseny 2= y 0 00202 =×== seny 0 2 p 212 2 2 =×== pseny 2 p 0022 =×== pseny 0 2 3p ( ) 212 2 32 -=-×== pseny - 2 p2 00222 =×== pseny 0 Construindo o gráfico: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 34 b) ( ) xsenxf 2= Período: ppp === 2 22 m p Imagem: [ ]1;1Im -= Tabela: x ( ) xsenxf 2= y 0 ( ) ( ) 00020 ==×= sensenf 0 4 p 1 24 2 4 ==÷ ø ö ç è æ ×=÷ ø ö ç è æ ppp sensenf 1 2 p 0 2 2 2 ==÷ ø ö ç è æ ×=÷ ø ö ç è æ ppp sensenf 0 4 3p 1 2 3 4 32 4 3 -==÷ ø ö ç è æ ×=÷ ø ö ç è æ ppp sensenf - 1 p ( ) ( ) 02 == pp senf 0 Construindo o gráfico: Comparando as funções anteriores com a função seno, temos: c) ( ) 1cos += xxf Período: ppp 2 1 22 === m p Imagem: [ ]2;0Im = Tabela: x 1cos += xy y 0 21110cos =+=+=y 2 2 p 1101 2 cos =+=+= py 1 p 0111cos =+-=+= py 0 2 3p 1101 2 3cos =+=+= py 1 p2 21112cos =+=+= py 2 Construindo o gráfico: d) 2 cos xy = Período: ppppp 4 1 22 2 1 2 2 1 22 =×==== m p Imagem: [ ]1;1Im -= Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 35 Tabela: x ( ) 2 cos xxf = y 0 ( ) 10cos 2 0cos0 ===f 1 p ( ) 0 2 cos == ppf 0 p2 ( ) 1cos 2 2cos2 -=== pppf -1 p3 ( ) 0 2 3cos3 == ppf 0 p4 ( ) 12cos 2 4cos === pppf 1 Construindo o gráfico: Comparando as funções anteriores com a função cosseno, temos: 8. Equações Trigonométricas Uma equação trigonométrica é uma equação que envolve as funções trigonomé- tricas. 8.1. Equação do tipo sen x = sen a. Dado um número real z vamos determinar os valores de x que satisfazem à equação asenxsen = . Observando que a condição para que exista solução é 11 ££- z . Veja- mos: Exemplo 33: Determine o conjunto solução da equação 2 2 =xsen , U = R. Fazendo: pppp pp kxkx senxsensenxsen xsen 2 4 32 4 4 3 4 2 2 +=+= == = Como o domínio da função são todos os números reais, devemos considerar todos os arcos côngruos a 4 p e 4 3p . Assim: þ ý ü î í ì Î+=+=Î= ZkkxoukxRxS ,2 4 32 4 / pppp Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 36 Exemplo 34: Determine o conjunto solução da equação 2 3 -=xsen , [ ]p2;0 . Fazendo: 3 5 3 4 3 5 3 4 2 3 pp pp == == -= xx senxsensenxsen xsen Como o domínio da função é o intervalo [ ]p2;0 , devemos considerar apenas os arcos na primeira determinação, 3 4p e 3 5p . Assim: þ ý ü î í ì= 3 5; 3 4 ppS 8.2. Equação do tipo cos x = cos a. Dado um número real z vamos determinar os valores de x que satisfazem à equação ax coscos = . Observando que a condição para que exista solução é 11 ££- z . Veja- mos: Exemplo 35: Determine o conjunto solução da equação 2 3cos =x . Fazendo: pppp pp kxkx xx x 2 6 112 6 6 11coscos 6 coscos 2 3cos +=+= == = Por definição, quando não for indicado o conjunto domínio da função devemos consi- derar que o domínio da função é , assim, devemos considerar todos os arcos côn- gruos a 6 p e 6 11p . Assim: þ ý ü î í ì Î+=+=Î= ZkkxoukxRxS ,2 6 112 6 / pppp Obs.: O conjunto solução desta equação pode ser representado, também por: þ ý ü î í ì Î+±=Î= ZkkxRxS ,2 6 / pp 8.3. Equação do tipo tg x = tg a. Dado um número real z vamos determinar os valores de x que satisfazem à equação atgxtg = . Vejamos: Exemplo 36: Determine o conjunto solução da equação 1-=xtg . Fazendo: pppp pp kxkx tgxtgtgxtg xtg 2 4 72 4 3 4 7 4 3 1 +=+= == -= Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 37 Por definição, quando não for indicado o conjunto domínio da função devemos consi- derar que o domínio da função é , assim, devemos considerar todos os arcos côn- gruos a 4 3p e 4 7p . Assim: þ ý ü î í ì Î+=+=Î= ZkkxoukxRxS ,2 4 72 4 3/ pppp Obs.: O conjunto solução desta equação pode ser representado, também por: þ ý ü î í ì Î+=Î= ZkkxRxS , 4 3/ pp 8.4. Equações trigonométricas que envolvem artifícios. Exemplo 37: Resolver a equação 012 =+× xsen , no intervalo p20 << x . O primeiro passo é tentar encontrar uma e- quação na forma básica. Assim, isolando a função sen x, temos: 2 1 12 012 -= -=× =+× xsen xsen xsen Então: 4 11 6 7 6 11 6 7 2 1 pp pp == == -= xx senxsensenxsen xsen Logo, þ ý ü î í ì= 6 11; 6 7 ppS . Exemplo 38: Resolver a equação 01coscos2 2 =-+ xx , [ ]p2;0 . Para resolver esta equação vamos utilizar do princípio da mudança de variável. Assim, chamando, yx =cos , temos: 012 01coscos2 2 2 =-+ =-+ yy xx Fazendo a mudança de variável, recaímos em uma equação do 2º grau, então: ( ) 1 4 31 2 1 4 31 4 31 22 91 9811241 2 1 2 -= -- = = +- = = ±- = × ±- = =+=-××-=D y y y Como, 3 5 3 3 5coscos 3 coscoscoscos 2 1cos1cos cos pp pp p p == == = = =-= = xx xx x x xx yx Portanto, þ ý ü î í ì= 3 5;; 3 pppS . Exemplo 39: Resolver a equação 03 =- xtgxtg , no intervalo [ ]p;0 . Para a solução desta equação vamos utilizar o processo de fatoração, colocando em evi- dência a tangente do arco x. Vejamos: ( ) 01 0 23 =- =- xtgxtg xtgxtg Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 38 Assim, 11 1 010 2 2 ±=±= = =-= xtg xtg xtgxtg Logo, p p == == = xx tgxtgtgxtg xtg 0 0 0 4 7 4 3 4 7 4 3 1 pp pp == == -= xx tgxtgtgxtg xtg 4 5 4 4 5 4 1 pp pp == == = xx tgxtgtgxtg xtg Portanto, þ ý ü î í ì= ppp ; 4 3; 4 ;0S . Exemplo 40: Resolver a equação: 01coscos =+++× xxsenxxsen no intervalo p20 ££ x . Colocando em evidência por agrupamento, temos: ( ) ( ) ( ) 011cos 01cos1cos 01coscos =+++ =+++× =+++× xsenx xxxsen xxsenxxsen Então: pcoscos 1cos 01cos = -= =+ x x x 2 3 1 01 psenxsen xsen xsen = -= =+ Assim, þ ý ü î í ì= 2 3; ppS . Exemplo 41: Resolver a equação 04cos21 =+ x . Isolando cosseno do arco x, temos: 216 5 216 3 4 2 16 5 4 2 16 3 2 4 542 4 34 4 5cos4cos 4 3cos4cos 2 24cos 2 14cos 14cos2 04cos21 pppp pppp pppp pp kxkx kxkx kxkx xx x x x x +=+= +=+= +=+= == -= -= -= =+ Assim, þ ý ü î í ì Î+=+=Î= ZkkxoukxRxS , 216 5 216 3/ pppp 9. Trigonometria em um Tri- ângulo Qualquer. 9.1. Lei dos Senos Para qualquer triângulo ABC, sendo R o raio da circunferência circunscrita, vale a relação: R sen c sen b sen a 2 CˆBˆAˆ === Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 39 9.2. Lei dos Cossenos. Para todo triângulo ABC, valem as relações: Cˆcos2 Bˆcos2 Aˆcos2 222 222 222 ×-+= ×-+= ×-+= abbac accab bccba Exemplo 42: (ESPM) A figura abaixo repre- senta uma praça de forma triangular, sendo que o ângulo  é reto. Duas pessoas percor- rem o contorno da praça a partir do ponto A, mas em sentidos contrários, até se encontra- rem num ponto P do lado BC. Sabendo-se que elas percorreram distâncias iguais, po- demos concluir que a distância do ponto P ao ponto A, em linha reta é de, aproximada- mente? (adote 25,25 @ ). Resolução: Observando o triângulo abaixo: No triângulo ABC, temos: 50 4030 222 222 = += += BC BC ACABBC Então: 5 3 50 30ˆcos === BC ABB . Como: ( ) 30 504030 = -+=+ +=+ BP BPBP CPACBPAB No triângulo ABP, temos: 27 25,212 512 5 3303023030 ˆcos2 222 222 = ×= = ×××-+= ×××-+= AP AP AP AP BBPABBPABAP A distância do ponto P ao ponto A, em linha reta é de, aproximadamente 27 m. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 40 Exemplo 43: (Fuvest) A figura representa um trapézio ABCD de bases AB e CD , ins- crito em uma circunferência cujo centro O está no interior do trapézio. Sabe-se que 4=AB , 2=CD e 23=AC . Calcule o raio da circunferência na qual ele está inscrito. Resolução: Vejamos a figura: No triângulo ACF, temos: º451 3 3 =Þ=== aa AF CFtg Aplicando o Teorema de Pitágoras no triân- gulo retângulo CBF, temos: 1013 222 222 =Þ+= += CBCB FBCFCB Aplicando a lei dos senos no triângulo CAB, temos: 5 2 10 2 1022 2 2102 2 2 102 º45 102 2 = = = ×= = = = R R R R R sen R sen CBR a Portanto, o raio da circunferência vale 5 . 10. Transformações 10.1. Adição e Subtração de Arcos. ( ) ( ) ( ) ( ) tgbtga tgbtgabatg tgbtga tgbtgabatg senbsenababa senbsenababa asenbbsenabasen asenbbsenabasen ×+ - =- ×- + =+ ×+×=- ×-×=+ ×-×=- ×+×=+ 1 1 coscos)cos( coscos)cos( coscos coscos 10.2. Arco Duplo. ( ) ( ) atg tgaatg asena aa asenaa bsenaasen 2 2 2 22 1 22 21)2cos( 1cos2)2cos( cos)2cos( cos22 - = ï î ï í ì -= -= Þ-= ×= Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 41 10.3. Transformação em Produto. ÷ ø ö ç è æ - ÷ ø ö ç è æ +-=- ÷ ø ö ç è æ - ÷ ø ö ç è æ +=+ ÷ ø ö ç è æ + ÷ ø ö ç è æ -=- ÷ ø ö ç è æ - ÷ ø ö ç è æ +=+ 2 cos 2 2coscos 2 cos 2 cos2coscos 2 cos 2 2 2 cos 2 2 qpqpsenqp qpqpqp qpqpsensenqsenp qpqpsensenqsenp Exemplo 44: (ITA) O conjunto solução de ( ) ( ) 4cot11 22 =-×- xgxtg , 2 pkx ¹ , Zk Î é: a) þ ý ü î í ì Î+ Zkk , 43 pp b) þ ý ü î í ì Î+ Zkk , 44 pp c) þ ý ü î í ì Î+ Zkk , 46 pp d) þ ý ü î í ì Î+ Zkk , 48 pp e) þ ý ü î í ì Î+ Zkk , 412 pp Resolução: Aplicando as relações trigono- métricas, temos: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) tgxxtg xtgxtg xtg xtg xtg xtg xtg xtgxtg xtg xtg xgxtg 21 41 41 41 411 4111 4cot11 2 222 2 22 2 22 2 2 2 2 2 22 ±=- =- = - = - =÷÷ ø ö çç è æ - ×- =÷÷ ø ö çç è æ -×- =-×- xtg tgx 21 21 - =± Sabendo que ( ) atg tgaatg 21 22 - = , então: 48 24 2 4 32 4 2 4 32 4 2 1212 12 pp pp pppp pp kx kx kxkx tgxtgtgxtg xtgxtg xtg += += +=+= == -== ±= Alternativa d. Exemplo 45: (IBMEC) Na figura ao lado, tem-se que: • os segmentos BD , CD , DE são congruen- tes e cada um mede 4 cm; • o ângulo EDC ˆ mede o dobro da medida do ângulo CAB ˆ ; • o ponto C pertence à bissetriz do ângulo EDB ˆ . a) Calcule a medida do segmento CE . b) Calcule a medida do segmento AC . (Dica: se precisar utilize a seguinte fórmula asena 221)2cos( -= ) Resolução: Observando a figura e o enun- ciado, temos: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 42 No triângulo ADE, temos: º5,22 º180º904 = =-++ a aaa a) Para calcular a medida do segmento CE vamos utilizar a lei dos cossenos. ( ) 224 2216 21632 2 2321616 º45cos44244 2cos2 2 2 2 222 222 -= -= -= ×-+= ×××-+= ×××-+= CE CE CE CE CE DEDCDEDCCE a Portanto,a medida do segmento CE é 224 - . b) A medida do segmento AC pode ser ob- tida aplicando o teorema dos senos no triângulo ADC, temos: º5,22 22 º5,22 4 2 2 º5,22 4 º45 2 sen AC sen AC sensen AC sen DC sen AC = = = = aa Para calcular o valor de AC precisamos co- nhecer o sen 22,5º, então vamos utilizar a dica dada no problema. 2 22º5,22 4 22º5,22 2 22º5,222 2 21º5,222 º45cos1º5,222 2cos12 212cos 2 2 2 2 2 2 - = - = - = -= -= -= -= sen sen sen sen sen sen sen aa aa Portanto, ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 224 2 2224 24 2224 22 2224 2222 2224 2222 2224 22 22 22 24 22 24 2 22 22 º5,22 22 22 += +× = - +× = - +× = +×- +× = +×- +× = + + × - = - = - = = AC AC AC AC AC AC AC AC AC sen AC Portanto, a medida do segmento AC é 224 + . Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 43 Exercícios Propostos 01. Na figura, r // s // t. Calcule x e y. 02. Nas figuras seguintes, calcule o valor de x e y. a) b) 03. (ESPM) Na figura abaixo, A’C’ é paralelo a AC e B’C’ é paralelo a BC. Se a área do triângulo ABC é igual a 4m2, a área do triân- gulo A’B’C’ é: a) 30m2. b) 25m2. c) 20m2. d) 15m2. e) 10m2. 04. (ESPM) Um mastro vertical é mantido nessa posição por 3 cabos esticados que partem da extremidade P e são fixados no chão nos pontos A, B e C, conforme a figura abaixo. Sendo x, y e z as distâncias respec- tivas desses pontos ao pé do mastro, pode- se afirmar que: a) 2 yxz += b) 2 xyz = c) xyz = d) yxz += e) 2 2xyz = 05. (ESPM) Os triângulos ABC e BCD da figura abaixo são retângulos. A área do tri- ângulo BCE, em centímetros quadrados, é igual a: a) 12,5 b) 15 c) 20 d) 17,5 e) 10 06. (ESPM) Na figura abaixo, a circunferên- cia é tangente aos lados do losango, cujos vértices são os pontos médios dos lados do retângulo. A equação dessa circunferência é: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 44 a) x2 + y2 – 40x – 30y + 481 = 0 b) x2 + y2 – 20x – 15y + 281 = 0 c) x2 + y2 – 40x – 30y + 281 = 0 d) x2 + y2 + 40x + 30y – 481 = 0 e) x2 + y2 + 20x + 15y + 281 = 0 07. (ESPM) Na figura abaixo, a cruz é for- mada por 5 quadrados iguais e está inscrita num círculo de área 10p cm2. A área dessa cruz é: a) 15cm2 b) 20cm2 c) 16cm2 d) 25cm2 e) 18cm2 08. (ESPM) Um triângulo retângulo ABC tem os catetos AB e BC medindo 5cm e 12cm, respectivamente. Considere uma circunfe- rência com centro num ponto do lado AB, que passa pelo vértice B e que tangencia a hipotenusa AC. A medida do raio dessa cir- cunferência é: a) 2,5cm b) 2,6cm c) 2,8cm d) 3,0cm e) 2,4cm 09. (Fatec) O ponto A pertence à reta r, con- tida no plano a. A reta s, perpendicular a a, o intercepta no ponto B. O ponto C pertence a s e dista 52 cm de B. Se a projeção orto- gonal de AB em r mede 5 cm e o ponto B dista 6 cm de r, então a distância de A a C, em centímetros, é igual a: a) 59 b) 9 c) 7 d) 4 e) 53 10. (Fuvest) O cubo ABCDEFGH possui a- restas de comprimento a. O ponto M está na aresta AE e MEAM ×= 3 . A distância do ponto B à reta suporte do segmento CM . a) 5 41a b) 41 5a c) 41 5 a d) 41 415a e) 5 5a 11. (Fuvest) No filme A MARCHA DOS PIN- GÜINS, há uma cena em que o Sol e a Lua aparecem simultaneamente no céu. Apesar de o diâmetro do Sol ser cerca de 400 vezes maior do que o diâmetro da Lua, nesta cena, os dois corpos parecem ter o mesmo tama- nho. A explicação cientificamente aceitável para a aparente igualdade de tamanhos é: a) O Sol está cerca de 400 vezes mais dis- tante da Terra do que a Lua, mas a luz do Sol é 400 vezes mais intensa do que a luz da Lua, o que o faz parecer mais próximo da Terra. b) A distância do Sol à Terra é cerca de 400 vezes maior do que a da Terra à Lua, mas o volume do Sol é aproximadamente 400 ve- zes maior do que o da Lua, o que faz ambos parecerem do mesmo tamanho. c) Trata-se de um recurso do diretor do filme, que produziu uma imagem impossível de ser vista na realidade, fora da tela do cinema. d) O efeito magnético perturba a observa- ção, distorcendo as imagens, pois a filma- gem foi realizada em região próxima ao Pó- lo. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 45 e) A distância da Terra ao Sol é cerca de 400 vezes maior do que a da Terra à Lua, compensando o fato de o diâmetro do Sol ser aproximadamente 400 vezes maior do que o da Lua. 12. (Fuvest) O cubo de vértices ABCDEFGH, indicado na figura, tem arestas de compri- mento a. Sabendo-se que M é o ponto médio da aresta AE , então a distância do ponto M ao centro do quadrado ABCD é igual a: a) 5 3a b) 3 3a c) 2 3a d) 3a e) 32a 13. (Fuvest) Uma folha de papel ABCD de formato retangular é dobrada em torno do segmento EF , de maneira que o ponto A ocupe a posição G, como mostra a figura. Se AE = 3 e BG = 1, então a medida do seg- mento AF é igual a: a) 2 53 b) 8 57 c) 4 53 d) 5 53 e) 3 5 14. (Fuvest) A figura representa um retângu- lo ABCD, com AB = 5 e AD = 3. O ponto E está no segmento CD de maneira que CE = 1, e F é o ponto de interseção da diagonal AC com o segmento BE . Então a área do triângulo BCF vale: a) 5 6 b) 4 5 c) 3 4 d) 5 7 e) 2 3 15. (FGV) No quadriculado ao lado, está re- presentado o caminho percorrido por uma joaninha eletrônica, em que o menor qua- drado tem lado cujo comprimento representa 1m. A distância real entre o ponto de partida C da joaninha e o de chegada A é: a) m102 b) m52 c) m32 d) m22 e) m2 16. O valor de x na figura, sabendo que ABC é um triângulo eqüilátero e que AC = AD, vale: a) 96º b) 72º c) 64º d) 56º e) 48º 17. Se AB = AC = CD, o valor do ângulo ex- terno y é: a) 96º b) 72º c) 64º d) 56º e) 48º Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 46 18. Na figura, 'BB e 'CC são alturas do tri- ângulo. Com bases nestas afirmações po- demos dizer que o ângulo a vale: a) 100º b) 120º c) 130º d) 145º e) 150º 19. Na figura, ABCDE é um pentágono regu- lar. Desta forma, as medidas dos ângulos internos do triângulo ACD são: a) 29º e 122º b) 36º e 72º c) 52º e 76º d) 60º e) 48º e 66º 20. Na figura, AB , BC , CD , e EFsão lados de um dodecágono regular. As bissetrizes dos ângulos em B e E interceptam-se em O. O valor do ângulo EOˆB é: a) 60º b) 75º c) 80º d) 90º e) 100º 21. (Vunesp-SP) Um pequeno avião deveria partir de uma cidade A rumo a uma cidade B ao norte, distante 60 km de A. Por um pro- blema de orientação, o piloto seguiu errada- mente rumo ao oeste. Ao perceber o erro, ele corrigiu a rota, fazendo um giro de 120º à direita em um ponto C, de modo que o seu trajeto, juntamente com o trajeto que deveria ter sido seguido, formou, aproximadamente, um triângulo retângulo ABC, como mostra a figura. Com base na figura, determine a distância em quilômetros que o avião voou partindo do ponto A até chegar em B. 22. A ranhura trapezoidal é utilizada na construção de guias para elementos de má- quinas. A mais comum é a ranhura conheci- da como rabo de andorinha, indicada na figura. Determine os valores de x e y. 23. Calcule o valor de x indicado em cada figura. a) b) Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 47 c) d) 24. Determinar o valor de y na figura: 25. (Unicamp) De uma praia, um topógrafo observa uma pequena escarpa sobre a qual foi colocada, na vertical, uma régua de 2m de comprimento. Usando seu teodolito, o topógrafo constatou que o ângulo formado entre a reta vertical que passa pelo teodolito e o segmento de reta que une o teodolito ao topo da régua é de 60°, enquanto o ângulo formado entre a mesma reta vertical e o segmento que une o teodolito à base da ré- gua é de 75°. Sabendo que o teodolito está a uma altura de 1,6m do nível da base da escarpa, responda às questões abaixo. a) Qual a distância horizontal entre a reta vertical que passa pelo teodolito e a régua sobre a escarpa? b) Qual a altura da escarpa? 26. (Fuvest) Na figura, ABC e CDE são tri- ângulos retângulos, AB = 1, BC = 3 e BE = 2DE. Logo, a medida de AE é: a) 2 3 b) 2 5 c) 2 7 d) 2 11 e) 2 13 27. (IBEMEC) No triângulo ABC da figura, retângulo em A, temos: AC = 3 e AB = tgα. Então, o perímetro do triângulo vale: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 48 a) 43 + b) 432 + c) 333 + d) 322 + e) 422 + 28. (Fuvest) Na figura ao lado, a reta s passa pelo ponto P e pelo centro da circunferência de raio R, interceptando-a no ponto Q, entre P e o centro. Além disso, a reta t passa por P, é tangente à circunferência e forma um ângulo α com a reta s. Se PQ = 2R, então cosα vale: a) 6 2 b) 3 2 c) 2 2 d) 3 22 e) 5 23 29. Converter em graus: a) rad 3 5p b) rad 8 3p c) rad 12 p d) rad 5 16p 30. Converter em radianos: a) 75º b) 144º c) 22º30’ d) 1º 31. Calcule o menor ângulo entre os pontei- ros de um relógio que marca: a) 12h 40 min b) 14h 20 min c) 03h 15 min d) 03h 20 min e) 08h 20 min 32. Calcule o comprimento: a) De uma circunferência de raio 12 cm. b) De um arco de 120º contido nesta circun- ferência. 33. Uma pista de atletismo tem a forma de um círculo e o raio é 72 m. Um atleta treina diariamente dando, por dia, 40 voltas na pis- ta. Quantos quilômetros, aproximadamente, ele percorre cada vez que treina? 34. Uma pessoa, caminhando em volta de uma praça circular, ao percorrer 126 m des- creve um arco de 160º. Qual é o diâmetro da praça? 35. Num círculo de raio igual a 30 cm, um arco de comprimento 6 cm subentende um ângulo central de medida a. Determine a, em radianos. 36. O pêndulo de um relógio tem compri- mento 0,5 m e executa o movimento, de A para B, indicado na figura. Determine o comprimento do arco que a extremidade do pêndulo descreve. 37. Qual o comprimento da chapa metálica necessário para confeccionar a peça de fixa- ção, em forma de “U”, mostrada na figura? As medidas indicadas estão em centímetros. Considere p = 3,14. 38. Determine o comprimento da chapa de aço necessário para fabricar uma peça con- forme figura. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 49 39. Represente, no ciclo trigonométrico abai- xo, a imagem dos números: 6 p , 6 5p , 6 7p , 4 7p , 4 p - , 4 3p - , 0,5 e 2,5. 40. Divida o ciclo em 8 partes iguais, a partir da origem, e indique o número x, p20 ££ x , associado a cada ponto divisor. 41. Divida o ciclo em 12 partes iguais, a par- tir da origem, e indique o número x, p20 ££ x , associado o cada ponto divisor. 42. Diga em que quadrante do ciclo é repre- sentado cada número real dado: a) 7 2p b) 8 15p c) 7 8p d) 4 5p e) 3 f) 3,5 g) 5 3p - h) 10 17p - 43. Dê o quadrante em que se representa no ciclo a extremidade de cada arco. a) 200º b) 293º c)96º c) 275º d) 192º e) – 220º f) – 290º g) – 80º 44. Determine o quadrante onde se repre- senta a extremidade de cada arco: a) 1989º b) 413º c) 1351º d) 840º e) – 600º 45. Quantos centímetros percorre uma partí- cula que descreve um arco de 510º numa circunferência de raio 6 cm? 46. Quantos graus mede o arco descrito por uma partícula que faz um percurso de 4p metros numa circunferência de diâmetro 1,6m? 47. Se 5 2 =xsen , 2 0 p<< x , calcule o valor das demais funções trigonométricas. 48. Dada 3cotg =x , com 2 3pp << x , deter- mine o valor numérico das demais funções trigonométricas. 49. Simplifique as expressões: a) xx xsenxy cossec cossec - - = b) xtgxsen xxy - - = 2 2 cotgcos 50. Construir o gráfico das funções: a) 2+= xseny b) 12 -= xseny c) 2 3 xseny ×= d) xseny ×-= 2 51. Construir o gráfico das funções: a) 1cos2 += xy b) xy 2cos-= c) 2 cos xy = d) 2 cos3 xy ×= 52. Resolva as equações: a) 2 1 -=xsen b) 13 =xsen c) ( ) 12 -=+ pxsen d) ( ) 2 1 =+ pxsen e) 2 12cos =x f) 1 2 cos =÷ ø ö ç è æ + px g) 3-=xtg h) 2sec =x i) ( ) 03 =- pxtg j) 3 32 =xtg Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Prof. Paulo Rogério Trigonometria Fundamentos da Matemática II 50 53. Resolva as equações: a) 022 =-× xsen b) 01cotg3 =+x 54. Resolva a equação 02 3 =-× xsenxsen no intervalo p££ x0 . 55. Resolva a equação 02cos2cos2 =+ xx para [ ]p;0 . 56. Determine o conjunto solução da equa- ção 04cos2 =- xsenxxsen , para [ ]p2;0 . 57. Resolva a equação 5cos64 22 =+ xxsen para ] [p2;0 . 58. Resolver a equação
Compartilhar