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Trigonometria Razões Trigonométricas no Triângulo Retângulo Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof. Dr. Marcio Eugen Revisão Textual: Prof. Ms. Claudio Brites 5 • Introdução • Exemplificando o Teorema de Pitágoras Realize a leitura dos textos indicados, acompanhe e refaça todos os exemplos e anote suas dúvidas. Assista as apresentações narradas de alguns exercícios. Fique atento às atividades avaliativas e aos prazos de entrega. Iniciaremos esta unidade pela classificação dos ângulos, depois passaremos a conhecer os elementos de um triangulo retângulo, onde identificaremos os catetos e a hipotenusa em relação ao angulo estudado. Nesta unidade, também estudaremos a definição de seno, cosseno e tangente no triangulo retângulo. Conheceremos os valores dos ângulos denominados notáveis, calculando o seno, cosseno e a tangente dos ângulos de 30º, 45º e 90º. Ao término dessa unidade, desejamos que você seja capaz de resolver atividades que envolvam as razões trigonométricas no triângulo retângulo. Razões Trigonométricas no Triângulo Retângulo 6 Unidade: Razões Trigonométricas no Triângulo Retangulo Contextualização Veja algumas situações-problema em que usamos as razões trigonométricas no triangulo retângulo 1. Ao encostar uma escada de 10 metros em uma parede, formamos um ângulo de 45º em relação ao solo e ao pé da escada. Qual a altura do topo da escada ao solo nessa parede? a) Fazendo um esboço da situação apresentada, quais são os catetos e a hipotenusa nesse caso? b) A inclinação da escada interfere de que maneira nesse problema? c) Quais os valores do seno, cosseno e tangente do ângulo formado pela escada? d) Que relações matemáticas estão envolvidas na resolução desse exercício? 2. Na pista de um aeroporto, um avião bimotor percorre uma trajetória retilínea, quando levanta voo forma com o solo certo ângulo. Depois de percorrer 1 000 metros, a altura atingida pelo avião foi de 500 metros. Qual o ângulo formado no momento da decolagem? a) É possível determinar o ângulo no momento da decolagem? b) Qual a influência do ângulo no momento de levantar o voo? c) Esboce a situação e determine as relações envolvidas, calculando o ângulo e identificando quais relações matemáticas estão envolvidas. 3. Ao empinar uma pipa, um garoto a enrosca no alto de um poste com 7 metros de altura. Com a lata de linha esticada, no chão pode-se observar que a mesma esta a 4 metros do poste em relação ao solo. Qual o ângulo formado entre o solo e a linha esticada? a) Qual seria a relação utilizada para resolver essa? b) Qual o ângulo formado? c) Qual seria o comprimento da linha da lata até o alto do poste? 4. Sabendo que o sol forma um angulo de 45º, podemos determinar a sombra produzida por uma árvore de 12 metros de altura? a) Qual a relação entre o ângulo formado e a sombra produzida? b) Quanto maior o ângulo formado, maior a sombra? 7 Introdução O termo trigonometria vem do grego e significa “medida do triângulo”. É a área da Matemática que estuda a relação dos lados de um triângulo e esta relação com os ângulos envolvidos. Para compreender essas relações, tomaremos como ponto inicial o entendimento do Teorema de Pitágoras. O Teorema de Pitágoras consiste em determinar um dos três lados de um triângulo retângulo tendo como base os valores dos outros dois lados. Por definição, o Teorema de Pitágoras é dado pela hipotenusa elevada ao quadrado, que é igual à soma dos quadrados dos catetos. Algebricamente, temos: h2= c2 + c2 Exemplificando o Teorema de Pitágoras Vamos considerar um triângulo retângulo cujas medidas são respectivamente 3 unidades, 4 unidades e 5 unidades. Logo, sabemos que os catetos medem 3 e 4 unidades respectivamente e a hipotenusa 5 unidades. Aplicando o teorema de Pitágoras: h2 = c2 + c2 52 = 32 + 42 25 = 9 + 16 25= 25 8 Unidade: Razões Trigonométricas no Triângulo Retangulo Podemos verificar que a hipotenusa ao quadrado se comprova como sendo a soma dos quadrados dos catetos. Vamos ver outros exemplos. 1) Dado um quadrado de lado com medida “l” e diagonal com medida “d”, qual é o valor da medida “d” em função da medida “l”? Podemos observar que a metade do quadrado se trata de um triângulo retângulo, onde temos os catetos com medida de lado l e a hipotenusa com medida d. Aplicando o Teorema de Pitágoras, teremos: h2 = c2 + c2 d2 = l 2+ l d2 = l 2+ l 2 d2 = 2 l 2 d = l 2 2) Com um pedaço de barbante de 24cm certa pessoa desenhou um triângulo retângulo. Sabendo que a hipotenusa desse triângulo mede 10 cm, e um dos catetos mede 6 cm, qual é o valor do outro cateto? h2 = c2 + c2 102 = 62 + c2 100 = 36 + c2 100 - 36 = + c2 64 = + c2 c2 = 64 c = 64 c= 8cm Depois de ter compreendido o Teorema de Pitágoras, vamos iniciar nossos estudos sobre as relações métricas no triângulo retângulo. 9 Elementos do Triângulo Retângulo: Tomando por base o triângulo na figura a seguir, podemos identificar em A o ângulo reto, assim dizemos que o triângulo ABC é retângulo em A. Sabendo que a soma dos ângulos internos de um triângulo é de 180º, podemos afirmar que B + C = 90º, logo em B e C temos ângulos agudos (maiores que 0o e menores que 90º). A hipotenusa do triângulo é o lado oposto ao ângulo reto. Os catetos são respectivamente b e c. Os termos cateto e hipotenusa são usados somente em triângulos retângulos. Seno, Cosseno e Tangente no Triângulo Retângulo: Tomando como base a figura apresentada a seguir, definiremos as relações de seno, cosseno e tangente respectivamente. Sen α = Cateto oposto ao ângulo α Hipotenusa Cos α = Cateto adjacente ao ângulo α Hipotenusa tg α = Cateto oposto ao ângulo α Cateto adjacente ao ângulo α 10 Unidade: Razões Trigonométricas no Triângulo Retangulo Com base nas definições de seno, cosseno e tangente, vamos explorar o caso do sen 45º, cos 45º e tg 45º no quadrilátero a seguir: Nesse quadrado de lado “l ” podemos afirmar que a diagonal “d” divide os ângulos de 90º em dois ângulos de 45º, logo teremos dois triângulos com os respectivos ângulos 45º, 45º e 90º. Tomando por base esse triângulo, podemos determinar as relações trigonométricas para o ângulo de 45º. Sen 45º = cateto oposto a 45º Hipotenusa Sen 45º = l / d Como sabemos que a diagonal “d” que foi resolvida anteriormente vale l √2, podemos calcular: Sen 45º = l / l 2 Simplificando, temos: Sen45º = 1/ 2 Lembrando que no denominador não se deve deixar radicais, multiplicamos numerador e denominador por 2, obtendo: Sen 45º = 22 / 2 Com o cálculo do cosseno, a situação será a mesma, pois ambos os catetos, oposto e adjacente, têm a mesma medida, l, assim, o Cos 45º será dado por: Cosn 45º = cateto Adjacente a 45º Hipotenusa Sen 45º = l / d 11 Como sabemos que a diagonal “d”, que foi resolvida anteriormente, vale l 2 , podemos calcular: Cos 45º = l / Simplificando, temos: Cos 45º = 1/ 2 Lembrando que no denominador não devemos deixar radicais, multiplicamos numerador e denominador por 2 , obtendo: Cos 45º = 2 / 2 Para o caso da Tangente de 45º, temos: tg 45º = Cateto oposto ao ângulo α Cateto adjacente ao ângulo α Como os catetos tem a mesma medida l, temos: tg 45º = l / l tg 45º = 1 Sen 45º = 2 / 2 Cos 45º = 2 / 2 Tg 45º = 1 Ângulos de 30o e 60o Observando o triângulo equilátero de lado l, é possível fazer algumas observações: triângulo com ângulos de 30º,60º e 90º tem uma hipotenusa AC que mede l. Um dos catetos CH com medida l/2 e o outro cateto AH com medidada altura h do triângulo. 12 Unidade: Razões Trigonométricas no Triângulo Retangulo Para se determinar a altura h, podemos recorrer ao teorema de Pitágoras mais uma vez, já que sabemos os valores de um dos catetos e da hipotenusa: h2 = c2 + c Substituindo os valores, temos: l 2 =( l/2)2 + h 2 Isolando h, temos: h 2= l 2 - ( l /2) 2 h 2= l 2 - l 2/4 h 2= 3 l 2 /4 h = l 32 Conhecendo os lados desse triângulo, podemos determinar as relações para os ângulos de 30º e 60º. Para o ângulo A = 30º, temos: Sen 30º = Cateto oposto Hipotenusa Sen 30º = l /2 = 1/2 1 Sen 30º = Cateto adjacente Hipotenusa Cos 30º = h/ l Cos 30º = (l ) / l32 Cos 30º = 32 13 Tg de 30º = Cateto oposto cateto adjacente tg 30º = l 3h tg 30º = l /2 l 3 2 tg 30º = 1/ 3 tg 30º = 3 / 3 Sen 30º = 1/2 tg 30º = √3/ 3Cos 30º = 32 Já para o ângulo C = 60º, teremos: Sen 60º = Cateto oposto Hipotenusa Sen 60º = h / l Sen 60º = l / l3 2 Sen 60º = 3 2 Sen 60º = Cateto adjacente Hipotenusa Cos 60º = l 2 l Cos 60º =1/2 tg 60º = Cateto oposto Cateto adjacente tg 60º = h 2 / l tg 60º = (l ) / (l / 2)3 2 14 Unidade: Razões Trigonométricas no Triângulo Retangulo tg 60º = 3 Sen 60º = 32 Cos 60º =1/2 Tg 60º = 3 De posse desses ângulos, podemos construir uma tabela com os valores das razões encontradas: Exemplo: Conhecendo os valores de seno, cosseno e tangente do ângulo de 60º, que foram trabalhados nesta unidade, determine os valores de x e y com base nos dados apresentados na figura a seguir: • Primeiro passo é identificar os catetos e a hipotenusa; • Como o ângulo em questão é o de 60º, o cateto oposto será 12√3; • O cateto adjacente ao ângulo de 60º será y; • A hipotenusa é o lado oposto ao ângulo reto A, logo será x. Hipotenusa= x Cateto oposto = 12√3 Cateto adjacente= y 15 Com base na tabela construída anteriormente, sabemos que: Sen 60º = 32 Cos 60º =1/2 Tg 60º = 3 Primeiramente, vamos calcular o valor de x (hipotenusa): Sen 60º = Cateto oposto Hipotenusa Substituindo o valor do cateto oposto por 12√3, temos: Sen 60º = 12 3X Agora vamos substituir o sen 60o pelo valor correspondente na tabela discutida anteriormente: 3 = 12 3 2 x Multiplicando, temos: x . 3 = 2. 12. 3 x . 3 = 24. 3 x = 24 . 3 3 x = 24 Para o cálculo do cateto adjacente y, temos: Sen 60º = Cateto adjacente Hipotenusa Cos 60º = y / x Como o x foi calculado anteriormente, podemos substituí-lo: Cos 60º = y / 24 Sabendo que cos 60º é dado na tabela construída, temos: 0,5 = y / 24 Passando o 24 multiplicando, teremos: 0,5 . 24 = y y = 12 16 Unidade: Razões Trigonométricas no Triângulo Retangulo Material Complementar Para aprofundar seus estudos sobre relações trigonométricas no triângulo retângulo, consulte as indicações a seguir: 1) A dissertação de mestrado intitulada Descobrindo as razões trigonométricas no triangulo retângulo, de Henrique Oliveira. Esse texto tem o objetivo de investigar as razões trigonométricas no triângulo retângulo com uma abordagem baseada no uso de materiais em sala de aula e com o uso do software livre de geometria dinâmica chamado Geogebra. http://bit.profmat-sbm.org.br/xmlui/bitstream/handle/123456789/317/2011_00180_ HENRIQUE_OLIVEIRA.pdf?sequence=1 2) http://www.infoescola.com/trigonometria/triangulo-retangulo/ 3) http://www.brasilescola.com/matematica/trigonometria-no-triangulo-retangulo.htm 4) http://www.matematicamuitofacil.com/trianguloret.html 5) A parte 4 do livro Matemática do Ensino Médio (volume I), de Antonio dos Santos Machado (São Paulo: Atual, 1996). 17 Referências GIOVANNI, José Ruy. Matemática Completa. 2. ed. São Paulo: FTD, 2005 IEZZI, Gelson et al. Matemática: ciência e aplicações para o Ensino médio. 6. ed. São Paulo: Saraiva, 2010. MACHADO, Antonio dos Santos. Matemática na escola: Ensino Médio. v. 1. 2. ed. São Paulo: Atual, 1996. DANTE, L. R. Matemática: contexto e aplicações. V. 1. São Paulo: Ática, 2011. PAIVA, M. Matemática: volume único. São Paulo: Moderna, 1999. 18 Unidade: Razões Trigonométricas no Triângulo Retangulo Anotações www.cruzeirodosulvirtual.com.br Campus Liberdade Rua Galvão Bueno, 868 CEP 01506-000 São Paulo SP Brasil Tel: (55 11) 3385-3000
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