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República de Moçambique Escola Secundária de Liúpo Trigonometria Texto de apoio – Matemática_10a classe “A matemática é a rainha das ciências” Carl Friedrich Gauss Prof: Quisito J. Pahar Email: quisitopahar@gmail.com Contacto: +258847436888 1 Introdução: Breve historial da Trigonometria A palavra Trigonometria tem origem grega: TRI (três), GONO (ângulo) e METRIEN (medida). Etimologicamente, significa medida de triângulos. Trata-se, assim, do estudo das relações entre os lados e os ângulos de um triângulo. Apesar dos egípcios e dos babilónios terem utilizado as relações existentes entre lados e ângulos dos triângulos, para resolver problemas, foi a atracção pelo movimento dos astros que impulsionou a evolução da Trigonometria. Daí que, historicamente a Trigonometria apareça muito cedo associada à Astronomia. No séc. III a.C., Arquimedes de Siracusa no seguimento do trabalho que desenvolveu para calcular o perímetro de um círculo dado o respectivo raio, calculou o comprimento de grande número de cordas e estabeleceu algumas fórmulas trigonométricas. As medições e os resultados dos cálculos feitos pelos astrónomos eram registados em tábuas. As tábuas babilónicas revelam algumas semelhanças com as tábuas trigonométricas. Surgiu então, na segunda metade do século dois a.C., um marco na história da trigonometria: Hiparco de Nicéia (180-125 a.C.). Influenciado pela matemática da Babilónia, acreditava que a melhor base de contagem era a 60. Não se sabe exactamente quando se tornou comum dividir a circunferência em 360 partes, mas isto parece dever-se a Hiparco, assim como a atribuição do nome arco de 1 grau a cada parte em que a circunferência ficou dividida. Ele dividiu cada arco de 1° em 60 partes obtendo o arco de 1 minuto. Hiparco baseava-se numa única função, na qual a cada arco de circunferência de raio arbitrário, era associada a respectiva corda. Hiparco construiu o que foi presumivelmente a primeira tabela trigonométrica com os valores das cordas de ângulos de 0° a 180°. Assim, Hiparco representou um grande avanço na Astronomia e por isso recebeu o título de “Pai da Trigonometria”. Outra tábua, também de cordas, mas mais completa foi construída por Ptolomeu (séc. II). Esta já possuía cordas para ângulos crescentes, desde 0º até 180º, em intervalos de 1/2 graus. O raio usado era diferente do de Hiparcus, sendo também fixo e muito grande. Note- se que o facto de usar um raio muito grande diminui o uso de fracções. Foi Ptolomeu (séc. II) quem influenciou o desenvolvimento da Trigonometria, durante muitos séculos. A sua obra Almagesto contém uma tabela de cordas correspondentes a diversos ângulos, por ordem crescente e em função da metade do ângulo, que é equivalente a uma tabela de senos, bem como uma série de proposições da actual disciplina. No Almagesto reuniu os conhecimentos existentes na época sobre Astronomia e Trigonometria e a que os árabes tiveram acesso. Estes introduziram os conhecimentos de Trigonometria para a Europa através de Espanha. A relação da Astronomia com a Trigonometria fez com que esta se desenvolvesse aplicada a triângulos curvos de lados curvilíneos que se formam sobre a superfície esférica. Assim, a Trigonometria Esférica desenvolveu-se anteriormente à Trigonometria Plana, o que se deveu ao facto de a Trigonometria Esférica ser muito utilizada nos cálculos astronómicos e na 2 navegação, sendo sistematizada por árabes e hindus até meados do séc. XIII. A contribuição destes foi bastante grande, tendo calculado tabelas de senos para intervalos com variação de 15’. A palavra sinus – seno – é a tradução, em latim, da grafia árabe do sânscrito jyã. O seno correspondia a metade da corda do arco duplo e os árabes e os hindus usavam, geralmente, círculos de raio unitário. O recurso constante ao círculo trigonométrico e a aplicação da Trigonometria à resolução de problemas algébricos é feita por Viète– séc. XVI – que estabeleceu também alguns resultados importantes. Contudo, foi Euler (séc. XVIII) que, ao usar invariavelmente o círculo de raio um, introduziu o conceito de seno, de co-seno e de tangente como números, bem como as notações actualmente utilizadas. O primeiro vestígio do tratamento funcional da Trigonometria surgiu em 1635, quando Roberval fez o primeiro esboço de uma curva do seno. Mas, a ligação da Trigonometria à Análise só é feita por Fourier (séc. XIX), como consequência do estudo dos movimentos periódicos por ele efectuado. As funções trigonométricas como o seno, o coseno e a tangente, relacionam medidas de ângulos, a medidas de segmentos de recta a eles associados. Actualmente a trigonometria não se limita a estudar os triângulos. Encontramos aplicações na mecânica, electricidade, acústica, música, astronomia, engenharia, medicina, enfim, em muitos outros campos da actividade humana. Essas aplicações envolvem conceitos que dificilmente lembram os triângulos que deram origem à trigonometria: Há métodos actuais de análise em medicina, onde são enviadas ondas ao coração, de forma que efectuem interacções selectivas com os tecidos a observar Geodésia: estudo da forma e dimensão da Terra Método do momento eléctrico para cálculo de linhas de transporte de energia eléctrica: permite calcular com grande sensibilidade a potência de transporte de linhas, as perdas e a distância a que ela poderá ser transportada Estudo da intensidade luminosa: calcula-se a intensidade luminosa irradiada por uma fonte luminosa para uma determinada direcção Instrumentos de medidas de ângulos: topografia, ciência náutica e cartografia Numa pesquisa realizada em 1997, com engenheiros que actuam em empresas de grande porte da região da Serra Gaúcha, foi constatado que a trigonometria é o conceito de matemática básica mais utilizado por eles no seu quotidiano 3 Licção no 39 Tema: Teorema de Pitágoras Num triângulo rectângulo, chamamos os lados que formam o ângulo reto de catetos. O lado oposto ao ângulo recto (lado de maior medida) chama-se hipotenusa. Teorema de Pitágoras Em todo triângulo rectângulo, a soma dos quadrados das medidas dos catetos é igual ao quadrado da medida da hipotenusa. Exemplo: Exercicios Determine a medida x em cada triângulo: a: medida da hipotenusa b: medida de um cateto c: medida de outro cateto �� = �� + �� Observe a relação entre os quadrados dos catetos e o quadrado da hipotenusa: 4 Licção no 40 Tema: Triângulos semelhantes Dois triângulos são semelhantes se, e somente se, possuem os três ângulos ordenadamente congruentes e os lados homólogos proporcionais. Exercícios 5 Licção no 41 Tema: Critérios de semelhança Critérios de semelhança de triângulos 6 Exemplo: Exercícios 7 Licção no 42 Tema: Razões trigonométricas de um ângulo agudo No triângulo rectângulo, os lados recebem nomes específicos: catetos e hipotenusa. A hipotenusa é o lado oposto ao ângulo recto, e os catetos são os lados opostos aos ângulos agudos. Sabendo identificar os catetos, podemos definir as razões trigonométricas: seno (sen), cosseno (cos) e tangente (tg). Sendo � o ângulo, podemos definir as seguintes relações: Exemplo: Exercícios 8 Licção no 43 Tema: Relações entre as razões trigonometria de ângulos agudo Exercícios 9 Licção no 44 Tema: Razões trigonométricasde ângulos especiais Os ângulos notáveis são: 30°, 45° e 60°. O conhecimento do seno, cosseno e tangente desses ângulos constitui-se em uma importante ferramenta no estudo da trigonometria. Exercícios 10 Licção no 45 Tema: Identidade fundamental da trigonometria Exercícios 11 Licção no 46 Tema: Uso de tabelas trigonométricas de 0º a 90º ângulo sen cos tan ângulo sen cos Tan 1o 0,017 1,000 0,017 46o 0,719 0,695 1,036 2o 0,035 0,999 0,035 47o 0,731 0,682 1,072 3o 0,052 0,999 0,052 48o 0,743 0,669 1,111 4o 0,070 0,998 0,070 49o 0,755 0,656 1,150 5o 0,087 0,996 0,087 50o 0,766 0,643 1,192 6o 0,105 0,995 0,105 51o 0,777 0,629 1,235 7o 0,122 0,993 0,123 52o 0,788 0,616 1,280 8o 0,139 0,990 0,141 53o 0,799 0,602 1,327 9o 0,156 0,988 0,158 54o 0,809 0,588 1,376 10o 0,174 0,985 0,176 55o 0,819 0,574 1,428 11o 0,191 0,982 0,194 56o 0,829 0,559 1,483 12o 0,208 0,978 0,213 57o 0,839 0,545 1,540 13o 0,225 0,974 0,231 58o 0,848 0,530 1,600 14o 0,242 0,970 0,249 59o 0,857 0,515 1,664 15o 0,259 0,966 0,268 60o 0,866 0,500 1,732 16o 0,276 0,961 0,287 61o 0,875 0,485 1,804 17o 0,292 0,956 0,306 62o 0,883 0,469 1,881 18o 0,309 0,951 0,325 63o 0,891 0,454 1,963 19o 0,326 0,946 0,344 64o 0,899 0,438 2,050 20o 0,342 0,940 0,364 65o 0,906 0,423 2,145 21o 0,358 0,934 0,384 66o 0,914 0,407 2,246 22o 0,375 0,927 0,404 67o 0,921 0,391 2,356 23o 0,391 0,921 0,424 68o 0,927 0,375 2,475 24o 0,407 0,914 0,445 69o 0,934 0,358 2,605 25o 0,423 0,906 0,466 70o 0,940 0,342 2,747 26o 0,438 0,899 0,488 71o 0,946 0,326 2,904 27o 0,454 0,891 0,510 72o 0,951 0,309 3,078 28o 0,469 0,883 0,532 73o 0,956 0,292 3,271 29o 0,485 0,875 0,554 74o 0,961 0,276 3,487 30o 0,500 0,866 0,577 75o 0,966 0,259 3,732 31o 0,515 0,857 0,601 76o 0,970 0,242 4,011 32o 0,530 0,848 0,625 77o 0,974 0,225 4,331 33o 0,545 0,839 0,649 78o 0,978 0,208 4,705 34o 0,559 0,829 0,675 79o 0,982 0,191 5,145 35o 0,574 0,819 0,700 80o 0,985 0,174 5,671 36o 0,588 0,809 0,727 81o 0,988 0,156 6,314 37o 0,602 0,799 0,754 82o 0,990 0,139 7,115 38o 0,616 0,788 0,781 83o 0,993 0,122 8,144 39o 0,629 0,777 0,810 84o 0,995 0,105 9,514 40o 0,643 0,766 0,839 85o 0,996 0,087 11,430 41o 0,656 0,755 0,869 86o 0,998 0,070 14,301 42o 0,669 0,743 0,900 87o 0,999 0,052 19,081 43o 0,682 0,731 0,933 88o 0,999 0,035 28,636 44o 0,695 0,719 0,966 89o 1,000 0,017 57,290 45o 0,707 0,707 1,000 90o 1,000 0,000 (infinito) 12 Exercícios: 13 Licção no 47 Tema: Resolução de triângulos rectângulos 14 Licção no 48 Tema: Resolução de equações trigonométricas 15 Exercícios 16 __________________________________________________________________________________ “Não há ramo da Matemática, por abstrato que seja, que não possa um dia vir a ser aplicado aos fenômenos do mundo real.” Lobachevsky Quisito João Pahar Licenciado em Ensino de Matemática e Física pela Universidade Pedagógica – Delegação de Nampula - 2015. Formação em Histórias Digitais – 2013. Participou em workshops organizados pelo MCTESTP em parceria com a Universidade Pedagógica sobre o programa “Criando os Cientistas Moçambicanos do Amanhã”. Leccionou as cadeiras de Bioestatística e Estatística Geral no IPET (Instituto Politécnico de Empreendedorismo e Tecnologia) - II semestre de 2015. Docente de Matemática na Escola Secundária de Liúpo desde 2016. Bibliografia recomendada CUAMBE, Vasco, Matemática 10a classe (M10), 1a ed, Texto Editora, Maputo – 2011 DANTE, Luiz Roberto, Matemática: contexto & aplicações (Livro do professor), 2a ed. São Paulo, Editora Ática, 2013 LEZZI, Nelson et all, Matemática – Volume Único, Atual Editora