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PROF. GILBERTO SANTOS JR TRIGONOMETRIA SUMÁRIO 1 . TRIÂNGULO RETÂNGULO ............................. 1 2 . CONCEITO DE SENO, COSSENO E TANGENTE NO TRIÂNGULO RETÂNGULO ............................. 1 3 . RELAÇÃO ENTRE SENO, COSSENO E TANGENTE NO TRIÂNGULO RETÂNGULO............. 2 4 . ÂNGULOS COMPLEMENTARES....................... 2 5 . A TRIGONOMETRIA E O TEOREMA DE PITÁGORAS .................................................... 3 6 . ÂNGULOS NOTÁVEIS ................................... 3 7 . ARCOS E ÂNGULOS ..................................... 6 7.1 Unidade para medir arcos (ou ângulos) de circunferência ................................................. 6 7.1.1 Grau ...................................................... 6 7.1.2 Radiano ................................................. 6 7.2 O número Pi () ......................................... 6 7.3 Relação entre as unidades de medidas de arcos ............................................................. 8 8 . COMPRIMENTO DE ARCO ............................. 8 9 . ARCOS TRIGONOMÉTRICOS ......................... 9 9.1 Arcos côngruos .......................................... 9 10 . SENO E COSSENO DE ARCO TRIGONOMÉTRICO ........................................ 10 11 . REDUÇÃO AO 1° QUADRANTE ................... 10 11.1 Redução do 2º para o 1º quadrante .......... 10 11.2 Redução do 3º para o 1º quadrante .......... 10 12 . VARIAÇÃO DE SINAL DO SENO E COSSENO ................................................................... 11 13 . RELAÇÃO FUNDAMENTAL DA TRIGONOMETRIA ........................................... 11 14 . TANGENTE DE ARCO TRIGONOMÉTRICO .... 12 15 . REDUÇÃO AO 1° QUADRANTE ................... 12 16 . VARIAÇÃO DE SINAL DA TANGENTE .......... 12 17 . TEOREMA ............................................... 12 18 . CO-TANGENTE, SECANTE E CO-SECANTE DE ARCO TRIGONOMÉTRICO ............................... 13 19 . AS FUNÇÕES SENO, COSSENO E TANGENTE ................................................................... 13 19.1 Função seno .......................................... 13 19.2 Gráfico da função y = sen x ..................... 13 19.3 Função cosseno ...................................... 15 19.4 Gráfico da função y = cos x ..................... 16 19.5 Função y = tg x ..................................... 18 19.6 Gráfico da função y = tg x ....................... 18 20 . SENO, COSSENO E TANGENTE DA SOMA E DA DIFERENÇA ................................................... 18 20.1 Seno da soma ou seno da diferença .......... 18 20.2 Cosseno da soma ou cosseno da diferença 19 21 . OUTRAS FÓRMULAS ................................ 19 21.1 Fórmula do arco duplo ............................ 19 21.2 Fórmula do arco metade ......................... 19 22 . RESOLUÇÃO EM TRIÂNGULOS QUAISQUER 19 22.1 Lei dos senos ......................................... 19 22.2 Lei dos cossenos .................................... 20 23 . CÁLCULO DE ÁREA DE UMA REGIÃO TRIÂNGULAR ................................................ 22 Referências ...................................................... 25 1 . TRIÂNGULO RETÂNGULO 2 . CONCEITO DE SENO, COSSENO E TANGENTE NO TRIÂNGULO RETÂNGULO Dado um triângulo retângulo ABC, O seno do ângulo B̂ é a razão entre a medi- da do cateto oposto ao ângulo B̂ e a medida da hipotenusa, isto é, sen B̂ = cateto oposto ao ângulo B̂ hipotenusa O cosseno do ângulo B̂ é a razão entre a medida do cateto adjacente ao ângulo B̂ e a medi- da da hipotenusa, isto é, cos B̂ = cateto adjacente ao ângulo B̂ hipotenusa A tangente do ângulo B̂ é a razão entre a medida do cateto oposto ao ângulo B̂ e a medida do cateto adjacente ao ângulo B̂, isto é, tg B̂ = cateto oposto ao ângulo B̂ cateto adjacente ao ângulo B̂ EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1) Sabendo que o sen 36° = 0,58; cos 36° = 0,80 e tg 36° = 0,72, calcule o valor de x em cada figura. a) b) c) R: a) x = 5,8 cm; b) x = 14,4 cm; c) x = 4 cm 2 2) Um engenheiro deve medir a largura de um rio. Para isso, fixa um ponto A na margem em que se encontra e um ponto B na margem oposta (con- forme a figura). A seguir desloca-se 40 m perpendi- cularmente à reta AB ⃡ até o ponto C e mede o ângulo AĈB, obtendo 44°. Qual é a largura do rio? (Dados: sen 44° = 0,69; cos 44° = 0,71 e tg 44° = 0,96) R: x = 38,4 cm EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO 3) Um teleférico deve unir os topos A e B de dois morros. Para calcular a quantidade de cabos de aço necessária, um engenheiro mediu as alturas dos morros em relação a um mesmo plano ho- rizontal, obtendo 108 m e 144 m. A seguir, mediu o ângulo que a reta AB ⃡ forma com a horizontal, obten- do 32°. a) Faça um esquema da situação proposta. b) Calcule a distância entre os pontos A e B, sa- bendo que sen 32° = 0,52; cos 32° = 0,84 e tg 32° = 0,62. R: AB̅̅ ̅̅ ≅ 69,23 m 3 . RELAÇÃO ENTRE SENO, COSSENO E TANGENTE NO TRIÂNGULO RETÂNGULO Teorema: Dado um ângulo agudo de medida ∝ de um triângulo retângulo, tem-se que: tg ∝ = sen ∝ cos ∝ Demonstração: Seja o triângulo retângulo abaixo: Sabendo que sen ∝ = b a , cos ∝ = c a e tg ∝ = b c . Desenvolvendo a razão sen∝ cos∝ : sen∝ cos∝ = b a c a = b a : c a = b a ∙ a c = b c = tg ∝ (c.q.d.) EXERCÍCIOS PROPOSTOS 4) Dados sen 40° = 0,64 e cos 40° = 0,76. Determine o valor de x na figura. R: x = 8,4 cm 5) Um alpinista deseja calcular a altura de uma encosta que vai escalar. Para isso, afasta-se, hori- zontalmente, 80 m do pé da encosta e visualiza o topo sob um ângulo de 55° com o plano horizontal. Calcule a altura da encosta (Dado: sen 55° = 0,81, cos 55° = 0,57). R: h = 113,68 m 4 . ÂNGULOS COMPLEMENTARES Teorema: Se dois ângulos agudos são comple- mentares, então o seno de um deles é igual ao cosseno do outro, isto é, B̂ e Ĉ são ângulos complementares então sen B̂ = cos Ĉ ou sen Ĉ = cos B̂ Demonstração: Sejam os ângulos B̂ e Ĉ complementares (suas somas dão 90°), logo podem ser os ângulos agudos internos de um triângulo retângulo, como na figura abaixo: Assim, sen B̂ = b a ⟹ sen B̂ = cos Ĉ cos Ĉ = b a ou sen Ĉ = c a ⟹ sen Ĉ = cos B̂ (c.q.d.) cos B̂ = c a Exemplos: a) 20° e 70° são complementares; logo, sen 20° = cos 70° e sen 70° = cos 20°. b) 32° é o complemento de 58°; logo, sen 32° = cos 58° e sen 58° = cos 32°. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 6) Sabendo que o sen 30° = 0,5 e cos 30° = 0,86 responda: a) cos 60° = c) sen 30° + cos 60° 4tg 30° = R: 0,43 b) 2sen 30° sen 30° + cos 60° = R: 1 7) Sabendo que sen 37° = 0,6, calcule o valor da expressão E = 2tg 37°sen 53° R: E = 1,2 3 5 . A TRIGONOMETRIA E O TEOREMA DE PITÁGORAS Dado um dos valores sen ∝, cos ∝ ou tg ∝, em que ∝ é a medida de um ângulo agudo, é pos- sível determinar os outros dois valores com o au- xílio do teorema de Pitágoras. Como veremos nos exercícios seguintes. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 8) Sabendo que ∝ é a medida de um ângulo agu- do e que sen ∝ = 3 5 , calcule o cos ∝. R : ∝ = 4 5 9) Sabendo que ∝ é a medida de um ângulo agu- do e que cos ∝ = 15 17 , calcule o sen ∝. R: ∝ = 8 17 10) Sabendo que ∝ é um ângulo agudo e que cos ∝ = 5 15 , calcule a tg ∝. R: ∝ = 12 5 6 . ÂNGULOS NOTÁVEIS Os ângulos de 30°, 45° e 60° são chamados ângulos notáveis. Vamos calcular o seno, cosseno e tangente desses ângulos: sen 45° = a a√2 = 1 √2 = √2 2 cos 45° = a a√2 = 1 √2 = √2 2 tg 45° = a a = 1 sen 60° = a√3 2 a = √3 2 cos 60° = a 2 a = 1 2 tg 60° = a√3 2 a 2 = √3 Como 30° e 60° são ângulos complementa- res, então, sen 30° = cos 60° = 1 2 cos 30° = sen 60° = √3 2 tg 30° = sen 30° cos 30° = 1 2 √3 2 = 1 √3 = √3 3 Tabela dos ângulos notáveis: 30° 45° 60° sen 1 2 √2 2 √3 2 cos √3 2 √2 2 1 2 tg √3 3 1 √3 EXERCÍCIOS PROPOSTOS 11) Calcule o valor da expressão: E = cos 60° + cos230° sen330° + tg545° R: E = 10 9 12) Observe a figura, Sabendo que a escada tem 4 m de comprimento e forma um ângulo de 60° com o chão. Determine: a) o comprimento da sombra da escada no piso. b) a altura da sombra da escada na parede. (use √3 = 1,73). R: a) 2 m; b) h = 3,46 m 13) Uma rampa lisa de 10 m de comprimento faz ângulo de 30° com o plano horizontal. Uma pessoa sobe essa rampa inteira, eleva-se quantos metros verticalmente? R: h = 5 m 14) Um avião levanta vôo e sobe fazendo um ângulo constante de 15° com a horizontal. Quando sobrevoar uma torre situada a 2 000 m do ponto de partida, (Dados: sen 15° = 0,26; cos 15° = 0,97; tg 15° = 0,27) a) A que altura estará o avião? b) Qual a distância percorrida quando sobrevoar a torre? R: a) h = 540 m; b) d = 2 061,8 m 15) Uma escada rolante liga dois andares de loja e tem uma inclinação de 30°. Sabendo que a esca- da rolante tem 10 m de comprimento, qual é a altura entre os dois andares? R: h = 5 m 16) O ângulo de elevação do pé de uma árvore a 50 m da base de uma encosta ao topo da encosta 4 é e 60°. Que medida deve ter um cabo para ligar o pé da árvore ao topo da encosta? R: 100 m 17) Do alto da torre de uma plataforma marítima de petróleo de 45 m de altura, o ângulo de depres- são em relação a proa de um barco é de 60°. A que distância o barco está da plataforma? R: d = 15√3 m 18) Ao soltar uma pipa um garoto libera 90 m de linha. Supondo que a linha fique esticada e forme um ângulo de 30° com a horizontal, desprezando a altura do garoto a que altura a pipa se encontrará do solo? R: 45 m 19) Um navio situado exatamente a Leste de um ponto A, está distante 10 milhas desse ponto. Um observador situado exatamente o Sul do navio, vê o ponto A sobre o ângulo de 40°. Calcule distância do observador para o navio? (Dados: sen 40° = 0,64; cos 40° = 0,76; tg 40° = 0,83). R: d = 12,05 milhas 20) Determine o valor de x na figura: R: x = 10√3 m 21) Uma escada de 4,5 m de comprimento está apoiada sobre uma parede vertical e forma um ângulo de 60° com o plano do chão. Então, o afas- tamento do pé da escada em relação à parede é: (a) 4,5√3 m (c) 2,25√3 m (e) 2,0 m (b) 4,5 m (d) 2,25 m R: (d) 22) Um teleférico deve unir um ponto A de um terreno plano e horizontal ao topo D de um morro cuja base se apoia sobre esse terreno. Para calcu- lar a quantidade de cabos de aço necessária para unir A e D, um engenheiro marcou, no terreno, um ponto B entre o ponto A e o ponto C da base do morro, tal que CD̅̅̅̅ é vertical. A seguir obteve as medidas: m(DÂC) = 30°, m(DB̂C) = 60° e AB̅̅ ̅̅ = 20 m. (use √3 = 1,73) a) A altura do morro; R: h = 173 m b) A distância entre A e D. R: AD̅̅ ̅̅ = 346 m 23) Um poste localiza-se numa rampa plana que forma um ângulo de 28° com o plano horizontal (conforme figura). Num instante em que os raios solares são perpendiculares á rampa, o poste pro- jeta sobre essa rampa uma sombra de 2,3 m de comprimento. Calcule a altura do poste. (Da- dos: sen 28° = 0,46; cos 28° = 0,88 e tg 28° = 0,53 R: h = 5 m EXERCÍCIOS DE VESTIBULARES 24)(SESPE) Do alto de uma torre de altura 50 m, localizada numa ilha avista-se uma praia sobre um ângulo de 45° em relação ao plano horizontal. Para transportar o material da praia até a ilha, o bar- queiro cobra R$ 0,20 por metro navegado. Quanto ele receberá em cada transporte que faz? R: R$ 10,00 25)(Enem-2015) O tampo de vidro de uma me- sa quebrou-se e deverá ser substituído por outro que tenha a forma de um círculo. O suporte de apoio da mesa tem o formato de um prisma reto, de base em forma de triângulo equilátero com lados medindo 30 cm. Uma loja comercializa cinco tipos de tam- pos de vidro circulares com cortes já padroniza- dos, cujos raios medem 18 cm, 26 cm, 30 cm, 35 cm e 60 cm. O proprietário da mesa deseja adquirir nessa loja o tampo de menor diâmetro que seja suficiente para cobrir a base superior do suporte da mesa. Considere 1,7 como aproximação para √3. O tampo a ser escolhido será aquele cujo raio, em centímetros, é igual a (Resolução em videoaula ) (a) 18 (b) 26 (c) 30 (d) 35 (e) 60 R: (a) 26)(Cesupa-2007) Tenho 1,57 metros de altura e à minha frente, perpendicularmente, a uma distância de 3 metros, estão os fios da rede elétrica a uma altura de 3,3 metros. Pousado num dos fios há um pássaro. Sob qual ângulo o pássaro me vê? Nota: utilize √3 = 1,73 (a) 30° (b) 45° (c) 60° (d) 90° R: (c) 27)(Cesupa-2008) O acesso ao segundo piso de uma escola é feito através de uma rampa retangular inclinada de 80 m2 de área. Exatamente em baixo dessa rampa, existe uma área de 60 m2 assim delimitada para abrigar um depósito, conforme a figura abaixo. O ângulo I de inclinação dessa rampa é tal que (a) sen I = 0,75 (c) tg I = 0,75 (b) cos I = 0,75 (d) sec I = 0,75 R: (b) 28)(Cesupa-2010) Um dos monumentos mais famosos do mundo é a torre inclinada na cidade de Pisa, na Itália. Sabe-se que atualmente sua inclinação chega a cinco graus, fazendo, então, com o solo um ângulo de 85°. Considerando que a torre mede 56 metros, qual é o comprimento da sombra que ela lança sobre o solo quando o Sol está no zênite (momento em que os raios solares são perpendiculares ao solo)? (use: sen 85° = 0,99; cos 85° = 0,08 e tg 85° = 11,43) 5 Fonte de informação: www.suapesquisa.com, acesso em 14/10/2009 (a) 640,08 m (b) 64 m (c) 55,44 m (d) 4,48 m R: (d) 29)(UEPA-2008) Em benefício do bem comum, prefeituras municipais enfrentam interesses priva- dos e começam a combater a poluição visual, pro- ibindo cartazes de propaganda nas ruas e prédios que vão de encontro à ordem, à estética e limpe- za, além de perigo causado aos motoristas que trafegam essas ruas, ao desviar a atenção dos mesmos. Dois motoristas, dirigindo na mesma direção e sentido, avistam, num prédio localizado a frente, um outdoor. O motorista localizado no ponto A avista o outdoor sob um ângulo de 30°, e o motorista localizado no ponto B avista-o sob um ângulo de 60°, conforme figura abaixo. A distância AB em metros, é um número compreendido entre: (a) 10 e 20. (c) 30 e 40. (e) 50 e 60. (b) 20 e 30. (d) 40 e 50. R: (e) 30)(UEPA-2011) Na Amazônia, está sendo construído um observatório no alto de uma torre, com a finalidade de compreender e modelar as trocas gasosas que ocorrem na atmosfera. Um engenheiro de 1,80 m de altura responsável pela execução do projeto, observa o topo dessa torre segundo o ângulo de 30°. Se o engenheiro está posicionado a 120 m de distância da torre, então a altura dessa torre é, em metros, de: (Dado: √3 = 1,73) (a) 86 (b) 83 (c) 71 (d) 44 (e) 32 R: (c) 31)(UEPA-2012) As construções de telhados em geral são feitas com um mínimo de inclinação em função do custo. Para as medidas do modelo de telhado representado a seguir, o valor do seno do ângulo agudo φ é dado por: (Fonte:http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/pde/arquivos/933-2.pdf. Acesso em 9 de setembro de 2011 – Texto adaptado) (a) 4√10 10 (b) 3√10 10 (c) 2√10 10 (d) √10 10 (e) √2 10 R: (d) 32)(UEPA-2010) Santos Dumont, interessado por aparelhos mais pesados que o ar, construiu um biplano e prendeu ao dirigível Santos Dumont n° 14, batizando essa nova estrutura com nome de 14-Bis. Mesmo com as limitações tecnológicas da época, Santos Dumont vôo 60 metros a uma altura de 2 metros. Após grandes modificações estruturais, repete sua proeza em 26 de Outubro de 1906 no campo de Bagatelli (Paris) e, sob os aplausos de todos, vôo 240 metros a uma altura de 6 metros. Considerando que partiu sempre do mesmo ponto A conforme ilustram as figuras abai- xo, então afirma-se que uma relação trigonométri- ca válida para os ângulos ∝ e β nessas condições é: (a) tg ∝ = 1 3 tg β (c) tg ∝ = tg β (e) tg ∝ = 5 3 tg β (b) tg ∝ = 2 3 tg β (d) tg ∝ = 4 3 tg β R: (d) 33)(UFPA-2012) Uma passarela construída em uma BR no Pará tem um vão livre de comprimento 4L. A sustentação da passarela é feita a partir de 3 cabos de aço presos em uma coluna à esquerda a uma altura D da passarela. Esta coluna por sua vez é presa por um cabo de aço preso a um ponto na mesma altura da passarela, e a uma distância L da passarela, conforme representa figura abaixo. Supondo L = 9 m e D = 12 m, o comprimento total dos quatro cabos de aço utilizados é, em metros: (a) 57 (c) 21 + √1341 (e) 30 + 2√13 + √97 (b) 111 (d) 30 + 6√13 + 3√97 R: (d) 34)(UFMG, modificada) Uma caixa d’água está localizada num ponto P de um terreno plano, con- forme representado a baixo. A mesma é avistada do ponto A sob um ângulo de 30° e do ponto B sob um ângulo de 45°. Sabendo que a medida do ân- gulo AP̂B é 90° e a distância entre os pontos A e P é 50√3 m, calcule, em metros, a altura da caixa d’água. 6 R: 50 m 35)(UFMG, modificada) Uma caixa d’água está localizada num ponto P de um terreno plano, con- forme representado a baixo. A mesma é avistada do ponto A sob um ângulo de 30° e do ponto B sob um ângulo de 45°. Sabendo que a medida do ân- gulo AP̂B é 90° e a distância entre os pontos P e B é 50 m, calcule, em metros, a altura da caixa d’água. 7 . ARCOS E ÂNGULOS Consideramos arco de uma circunferência uma parte da circunferência determinada por dois de seus pontos. Representamos por AB̂ o arco de extremidade A e B, tomando A como origem e considerando o sentido anti-horário. Como a cada arco de uma circunferência corresponde um ângulo central, temos: Arco: AB̂ Ângulo central: AÔB Propriedade: AB̂ ≡ AÔB1 7.1 Unidade para medir arcos (ou ângu- los) de circunferência As unidades mais usadas para medir arcos (ou ângulos) de circunferência são o grau e o radi- ano. 1 Lê-se “𝐀�̂� é côngruo a A�̂�B”, ou seja, 𝐀�̂� tem a mesma medida de A�̂�B. 7.1.1 Grau Quando dividimos uma circunferência em 360 partes de tamanhos iguais, cada uma dessas partes é um arco de um grau (1°). arco AB̂ de 90° arco AB̂ de 180° arco AB̂ de 270° arco AB̂ de 360° ou O° 7.1.2 Radiano Um arco de um radiano (1 rad) é um arco cujo comprimento é igual ao do raio r da circunfe- rência que o contém. 1 rad ≡ 1r 7.2 O número Pi () Observe as circunferências feitas por Camila e as medidas de seus diâmetros: Vamos designar os diâmetros das circunfe- rências acima de D1, D2 e D3, respectivamente. 7 A medida aproximada dos comprimentos dessas circunferências é: C1: C2: C3: Camila calculou os quocientes entre a me- dida aproximada do comprimento e a medida do diâmetro de cada circunferência: C1 D1 = 3,15 1 = 3,15 C2 D2 = 6,27 2 = 3,135 C3 D3 = 9,425 3 = 3,141666 … Como é possível perceber, os valores obti- dos nesses quocientes estão próximos de 3,14. Conclusão: Para quaisquer circunferências o quoci- ente (razão) entre o seu comprimento e o seu di- âmetro é de aproximadamente 3,14. De outra forma, O número obtido ao dividir a medida do com- primento de uma circunferência qualquer pela medida de seu diâmetro, na mesma unidade de medida, é o número 3,14159265…, chamado de número irracional pi (representado pela letra grega ). Simbolicamente, de um modo geral, C D = 3,14159265… ou C D = sendo C o comprimento e D o diâmetro de uma circunferência qualquer. Segue que C D = ⟹ C 2R = ⟹ C = 2R Daí, o comprimento C de uma circunferên- cia de raio r é escrito pela expressão: C = 2r Exemplo: Vamos calcular a medida do compri- mento de uma circunferência cujo raio mede 7 cm, considere = 3,14. Resolução: C = 2r C = 2 ∙ 3,14 ∙ 7 C = 43,96 Portanto, o comprimento da circunferência mede 43,96 cm. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 36) Seja 20 cm o raio de uma circunferência. Cal- cule seu comprimento (Considere = 3,1). R: 124 cm 37) Se a corda pela qual o cavalo está amarrado mede 4,3 m, quantos metros tem o cercado? (Con- sidere = 3) R: aproximadamente 25,8 m EXERCÍCIO DE VESTIBULAR 38)(Enem-2017) Pivô é um sistema de irrigação muito usado na agricultura, em que uma área cir- cular é projetada para receber uma estrutura sus- pensa. No centro dessa área, há uma tubulação vertical que transmite água através de um cano horizontal longo, apoiado em torres de sustenta- ção, as quais giram, sobre rodas, em torno do centro do pivô, também chamado de base, con- forme mostram as figuras. Cada torre move-se com velocidade constante. Um pivô de três torres (T1, T2 e T3) será ins- talado em uma fazenda, sendo que as distâncias entre torres consecutivas bem como da base a torre T1 são iguais a 50 m. O fazendeiro pretende ajustar as velocidades das torres, de tal forma que o pivô efetue uma volta completa em 25 horas. Use 3 como aproximação para . Para atingir seu objetivo, as velocidades das torres T1, T2 e T3 devem ser, em metros por hora, de (a) 12, 24 e 36 (d) 300, 1 200 e 2 700 8 (b) 6, 12 e 18 (e) 600, 2 400 e 5 400 (c) 2, 4 e 6 7.3 Relação entre as unidades de medi- das de arcos Uma unidade de radiano (ou simplesmente, 1 rad) de unidade de medida de arco de um cir- cunferência corresponde a medida de seu raio (ou simplesmente, 1 r), como na figura abaixo: 1 rad ≡ 1r Podemos afirmar que o arco corresponde à uma circunferência inteira mede 2r, logo 2r = 2 ∙ 1 rad = 2 rad Portanto, uma volta completa numa circun- ferência mede 360° ou 2 rad, rad é equivalente a 180° Essa equivalência nos permite transformar unidades, usando regra de três simples. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 39) Transforme as medidas abaixo para radiano: a) 30° R: /6 d) 90° R: /2 g) 210° R: 7/6 b) 45° R: /4 e) 120° R: 2/3 h) 270° R: 3/2 c) 60° R: /3 f) 150° R: 5/6 i) 300° R: 5π/3 40) Transforme para graus: a) 5 rad R: 36° d) 2 3 rad R: 120° g) 5 9 rad R: 100° b) 5 6 rad R: 150° e) 2 rad R: 90° h) 1 rad R: 57,3° c) 7 4 rad R: 315° f) 4 3 rad R: 240° 8 . COMPRIMENTO DE ARCO De um modo geral, sendo AÔB o ângulo central de medida ∝ rad e AB̂ o correspondente arco, de comprimento 𝓁, podemos estabelecer a regra de três simples: abertura do arco (em graus) comprimento do arco 360° 2R ∝ 𝓁 ou abertura do arco (em radiano) comprimento do arco 2 rad 2R ∝ 𝓁 onde pode-se calcular abertura do arco ∝ dado o comprimento 𝓁 e vice-versa. Exemplos: a) Determinar o comprimento 𝓁 do arco AB̂ assi- nalado na figura, considerando = 3,14, fazemos: abertura do arco (em grau) comprimento do arco 360° 2 ∙ 5 54° 𝓁 𝓁 = 54∙2𝜋∙5 360 ⟹ 𝓁 = 4,71 cm b) Se uma circunferência de 3 cm de raio contém um arco de 4,5 cm de comprimento, tanto o ângulo central correspondente como o arco medem: abertura do arco (em radiano) comprimento do arco 2 2 ∙ 3 ∝ 4,5 ∝ = 2 ∙ 4,5 2 ∙ 3 = 1,5 rad EXERCÍCIOS PROPOSTOS 41) Qual é a medida, em radianos, de um arco de 20 cm de comprimento, contido numa circunferên- cia de raio 8 cm? R: 2,5 rad 42) Calcule, em radianos, a medida do ângulo central correspondente a um arco de comprimento 15 cm contido numa circunferência de raio 3 cm. R: 5 rad 43) Qual é o comprimento de um arco correspon- dente a um ângulo central de 45° contido numa circunferência de raio 2 cm? (use = 3) R: 1,5 cm 44) Qual é o comprimento de um arco correspon- dente a um ângulo central de 60°, contido numa circunferência de raio 1 cm? (use = 3) R: 1 cm 45) O ponteiro dos minutos de um relógio mede 10 cm. Qual é a distância que sua extremidade percorre em 30 minutos? (use = 3) R: 30 cm 46) O ponteiro dos minutos de um relógio de pa- rede mede 12 cm. Quantos centímetros sua ex- tremidade percorre durante 25 minutos? (use = 3) R: 30 cm 47) Um pêndulo tem 15 cm de comprimento e, no seu movimento, suas posições extremas formam um ângulo de 60°. Qual é o comprimento do arco que a extremidade do pêndulo descreve? (use = 3) R: 15 cm EXERCÍCIOS DE VESTIBULARES 48)(Enem-2009) Considere um ponto P em uma circunferência de raio r no plano cartesiano. Seja Q a projeção ortogonal de P sobre o eixo x, como mostra a figura, e suponha que o ponto P percor- ra, no sentido anti-horário, uma distância d ≤ r sobre a circunferência. 9 Então, o ponto Q percorrerá, no eixo x, uma distância dada por (Resolução em videoaula -->) (a) r (1 − sen d r ) (c) r (1 − tg d r ) (e) r cos ( r d ) (b) r (1 − cos d r ) (d) r sen ( r d ) R: (b) 49)(UEPA-2007) A água é um recurso natural essencial para a sobrevivência de todas as espé- cies que habitam a Terra. O volume total de água na Terra não aumenta nem diminui, é sempre o mesmo. A água ocupa aproximadamente 70% da superfície do nosso planeta. Considerando o dia- grama circular abaixo, a área de ocupação da água corresponde ao setor circular, cujo ângulo central , em radianos (rd), vale: (a) 3 5 (c) 10 9 (e) 7 5 (b) 5 6 (d) 4 3 R: (e) 50)(UFPA-2005) Aristarco de Samos, matemático que viveu por volta de 300 a.C., querendo calcular as distâncias relativas da Terra ao Sol e da Terra à Lua, utilizou o seguinte raciocínio: “— No momento em que a Lua se encontra exatamente à meia-lua, os três astros formam um triângulo retângulo, com a Lua ocupando o vértice do ângulo reto. Sabendo a medida do ângulo que a visão da Lua forma com a visão do Sol, será possível determinar a relação en- tre as distâncias da Terra à Lua e da Terra ao Sol”. Sabe-se que o ângulo formado pelas direções Terra- Lua e Terra-Sol, na situação de meia-lua, é de, aproximadamente, 89,85° e que a distância da Terra à Lua é de, aproximadamente, 384 000 km. Para ângulos de medidas inferiores a 1° (um grau), uma boa aproximação para o seno do ângulo é a medida do mesmo ângulo em radianos. Utilizando esses dados e o raciocínio de Aristarco, pode-se concluir que a distância da Terra ao Sol é de, aproximada- mente, (a) 2 500 000 km (d) 147 000 000 km (b) 3 800 000 km (e) 7 000 000 000 km (c) 34 600 000 km R: (d) 9 . ARCOS TRIGONOMÉTRICOS Partindo do ponto 0° ou 0 radiano e girando uma volta completa no sentido anti-horário, asso- ciamos as seguintes medidas: 9.1 Arcos côngruos Dois arcos trigonométricos AM̂ e AN̂ são côn- gruos se, e somente se, as extremidades M e N coincidem. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 51) Determinar a medida x do arco da primeira volta positiva (0° ≤ x < 360°) que possui a mesma extremidade do arco de 1 110°. R: 30° 52) Determinar a medida x do arco da primeira volta positiva (0 ≤ x < 2) que possui a mesma extremidade do arco de 15π 2 rad. R: 3/2 EXERCÍCIOS DE VESTIBULARES 53)(UEPA-2008) Em protesto ao Plano de Re- forma Agrária, não realizada pelo governo Federal, um grupo de trabalhadores pertencentes ao MST, 10 partiu em direção a uma fazenda, situada numa região próxima, na intenção de invadi-la. Após percorrerem certa distância pararam em um cru- zamento porque alguns dos trabalhadores se ma- nifestaram em dúvida quanto ao caminho a ser seguido. Após longa discussão, cinco afirmações foram feitas, sendo que apenas uma delas é a cor- reta, pois, o caminho a ser seguido tinha a mesma direção e sentido do anterior. A afirmação correta foi: (a) Girando 8 rad, seguiremos na mesma direção e sentido. (b) Girando 7 2 rad, seguiremos na mesma direção e sentido contrário. (c) Girando 3 4 rad, seguiremos na mesma direção e sentido. (d) Girando 5 2 rad, seguiremos na mesma direção e sentido contrário. (e) Girando 5 rad, seguiremos na mesma direção e sentido. R: (a) 54)(UFPA-2009) O Big Ben, relógio famoso por sua precisão, tem 7 metros de diâmetro. Em funcionamento normal, o ponteiro das horas e o dos minutos, ao se deslocarem de 1 hora para 10 horas, percorrem, respectivamente, (a) um arco com comprimento aproximado de 16,5 metros e medida 18p radianos. (b) um arco com comprimento aproximado de 22 metros e medida 2p radianos. (c) um arco com comprimento aproximado de 16,5 metros e medida ‒ 18p radianos. (d) um arco com comprimento aproximado de 6,28 metros e medida 2p radianos. (e) um arco com comprimento aproximado de 6,28 metros e medida ‒ 2p radianos. Considere = 3,1416 R: (c) 10 . SENO E COSSENO DE ARCO TRIGO- NOMÉTRICO Definição: Dado um arco trigonométrico AM̂ de medida ∝, chamam se cosseno e seno de ∝ a abscissa e a ordenada do ponto M, respectiva- mente. cos ∝ = abscissa de M = xM sen ∝ = ordenada de M = yM 11 . REDUÇÃO AO 1° QUADRANTE O objetivo desse estudo é relacionar o seno e o cosseno de um arco do 2º, do 3º ou do 4º qua- drante com o seno e o cosseno do arco correspon- dente no 1º quadrante. 11.1 Redução do 2º para o 1º quadrante Exemplos: Calcular a) sen 150° b) cos 150° Resolução: a) sen 150° = sen 30° = 1 2 b) cos 150° = − cos 30° = − √3 2 11.2 Redução do 3º para o 1º quadrante Exemplos: Calcular a) sen 240° b) cos 240° Resolução: a) sen 240° = ‒ sen 60° = ‒ √3 2 b) cos 240°= ‒ cos 60° = ‒ 1 2 Mais senos de arcos abaixo: 11 12 . VARIAÇÃO DE SINAL DO SENO E COSSENO O seno é positivo no 1º e no 2º quadrantes e o cosseno é positivo no 1º e 4º quadrantes. Veja o quadro abaixo: EXERCÍCIOS PROPOSTOS 55) Calcule: a) sen 330° R: ‒ 1/2 b) cos 330° R: √3/2 56) Calcule o valor da expressão: E = cos 0° sen 270° + sen 90° cos 180° sen 90° +cos2 180° R: ‒ 1 57) Calcule: a) sen 120° e) sen 300° i) sen 225° b) cos 120° f) cos 300° j) cos 225° c) sen 210° g) sen 135° k) sen 315° d) cos 210° h) cos 135° l) cos 315° R: a) √3/2, b) ‒ 1/2, c) ‒ 1/2, d) ‒ √3/2, e) ‒ √3/2, f) 1/2, g) √2/2, h) ‒ √2/2, i) ‒ √2/2, j) ‒ √2/2, k) ‒ √2/2, l) √2/2 EXERCÍCIOS DE VESTIBULARES 58)(U. Católica de Salvador-BA) É verdade que cos 5240° é equivalente a: (a) cos(−20°) (c) ‒ cos 160° (e) cos 180° (b) cos 20° (d) ‒ cos 20° R: (d) 59)(Enem-2017) Raios de luz solar estão atin- gindo a superfície de um lago formando um ângulo x com a sua superfície, conforme indica a figura. Em determinadas condições, pode-se supor que a intensidade luminosa desses raios, na superfície do lago, seja dada aproximadamente por l(x) = k ∙ sen(x) sendo k uma constante, e supondo-se que x está entre 0° e 90°. Quando x = 30º, a intensidade luminosa se reduz a qual percentual de seu valor máximo? (a) 33% (b) 50% (c) 57% (d) 70% (e) 86% R: (b) 60)(UEPA-2009) Preocupado com a falta de área verde em sua cidade, um prefeito resolveu aproveitar um terreno triangular, localizado no cruzamento de duas ruas, para construir uma praça, conforme representado na figura ao lado. A área da praça a ser construída, em m2, é: (a) 250 (c) 300 (e) 500 (b) 250√3 (d) 300√3 R: (c) 61)(UFPA) O valor da expressão sen 4 3 ∙ cos 5 3 + (sen 7 4 ) 2 é: (a) 1 (b) 0 (c) 5 4 (d) 1 4 R: (c) 62)(UNAMA) Se x = 2 3 , o valor da expressão sen x cos x + sen x + sen x cos x − sen x é: (a) ‒ √3 (b) – 1 (c) ‒ √3 3 (d) √3 3 (e) √3 R: (e) 13 . RELAÇÃO FUNDAMENTAL DA TRIGO- NOMETRIA Dado um arco trigonométrico de medida ∝, tem-se: sen2 x + cos2 x = 1 EXERCÍCIOS PROPOSTOS 63) Sendo sen ∝ = 3 5 e 2 < ∝ < , calcule o cos ∝. 64) Sendo sen ∝ = 2 cos ∝ e < ∝ < 3 2 , determine o sen ∝ e cos ∝. 65) A expressão E = 𝐬𝐞𝐧𝟐 𝐱 𝟏 − 𝐜𝐨𝐬 𝐱 , para cos x 1, é equivalente a: (a) E = 1 – cos x (c) E = 1 (e) E = 1 - sen x (b) E = 1 + cos x (d) E = 1 + sen x EXERCÍCIO DE VESTIBULAR 12 66)(Fuvest-SP, modificada) Qual das afirma- ções abaixo é verdadeira? (a) sen 210° < cos 210° < √3 3 (b) cos 210° < sen 210° < √3 3 (c) √3 3 < sen 210° < cos 210° (d) √3 3 < cos 210° < sen 210° (e) sen 210° < √3 3 < cos 210° 14 . TANGENTE DE ARCO TRIGONOMÉ- TRICO Definição: Dado um arco trigonométrico AM̂, M ≠ B e M ≠ B', de medida ∝, chama se tangente de ∝ (tg ∝) a ordenada do ponto T obtido pela intersecção do prolongamento do raio OM̅̅̅̅̅ com o eixo t das tangentes. 15 . REDUÇÃO AO 1° QUADRANTE Vamos estudar as relações existentes tan- gentes de arcos do 2º, do 3º ou do 4º quadrantes com arco correspondentes no 1º quadrante. Exemplos: Calcular a) tg 120° b) tg 210° Resolução: a) tg 120° = tg 60° = ‒ √3 2 b) tg 210° = tg 30° = √3 3 Mais tangentes de arcos abaixo: 16 . VARIAÇÃO DE SINAL DA TANGENTE 17 . TEOREMA tg ∝ = sen∝ cos∝ , para cos ∝ ≠ 0 EXERCÍCIOS PROPOSTOS 67) Sabendo que tg ∝ = 2 e que < ∝ < 3 2 , de- termine os valores do sen ∝ e cos ∝. 68) Calcule os valores de: a) tg 0° c) tg 180° e) tg 360° b) tg 90° d) tg 270° 13 69) Calcule o valor de tg(−60°). 70) Calcule: a) tg 150° c) tg 330° e) tg 225° b) tg 240° d) tg 135° f) tg 315° 71) Sabendo que tg ∝ = ‒ 3 e que 2 < ∝ < , cal- cule os valores de sen ∝ e cos ∝. EXERCÍCIOS DE VESTIBULARES 72)(UEPA-2012) Os desfiles de moda parecem impor implicitamente tanto o “vestir-se bem” quanto o “ser bela” definindo desse modo padrões de perfeição. Nesses desfiles de moda, a rotação pélvica do andar feminino é exagerada quando comparada ao marchar masculino, em passos de igual amplitude. Esse movimento oscilatório do andar feminino pode ser avaliado a partir da variação do ângulo , conforme ilustrado na figura abaixo, ao caminhar unifor- memente no decorrer do tempo (t). Um modelo matemático que pode representar esse movimento oscila- tório do andar feminino é dado por (𝐭) = 𝟏𝟎 𝐜𝐨𝐬 ( 𝟒 𝟑 𝐭). Nestas condições, o valor de ( 𝟑 𝟐 ): (a) 8 (b) 10 (c) 12 (d) 18 (e) 20 R: (b) 73)(UFPA-2009) Uma rampa de skate plana com inclinação ∝ em relação à horizontal tem base b e altura h. Sabendo 𝐡 = 𝟑 𝟒 𝐛, em relação a ∝, podemos afirmar que (a) 0 < ∝ < 8 (c) 6 < ∝ < 4 (e) 3 < ∝ < 2 (b) 8 < ∝ < 6 (d) 4 < ∝ < 3 R: (c) 18 . CO-TANGENTE, SECANTE E CO- SECANTE DE ARCO TRIGONOMÉTRICO cotg ∝ = cos∝ sen∝ , para sen ∝ ≠ 0 sec ∝ = 1 cos∝ , para cos ∝ ≠ 0 cossec ∝ = 1 sen∝ , para sen ∝ ≠ 0 Observe que pela definição de cotg ∝, que, se sen ∝ ≠ 0, então: cotg ∝ = 1 tg∝ , para tg ∝ ≠ 0 Exemplos: Calcular a) cotg 30° b) sec 180° c) cossec 90° Resolução: a) cotg 30° = cos 30° sen 30° = √3 2 1 2 = √3 b) sec 180° = 1 cos 180° = 1 (−1) = ‒ 1 c) cossec 90° = 1 sen 90° = 1 1 = 1 EXERCÍCIO PROPOSTO 74) Sabendo que cotg x = 2 e 0 < x < 2 , calcular cossec x. R: cossec x = √5 EXERCÍCIOS DE VESTIBULARES 75)(U.E. Londrina-PR) Se x é tal que < x < 3 2 e sec x = ‒ √5, então o valor do sen x é: (a) √5 5 (b) 2√5 5 (c) ‒ √5 5 (d) ‒ 2√5 5 (e) √30 5 R: (d) 76)(UFRA-2004) Se o valor da secante de um arco x é 3, então o valor numérico da expressão trigonométrica 6𝐜𝐨𝐬 𝐱 ‒ 𝟏 𝟒 𝐭𝐠𝟐 𝐱 + 𝐬𝐞𝐧𝟐 𝐱 é igual (a) 3 (b) 8 (c) 1/9 (d) ‒ 1/9 (e) 8/9 R: (e) 19 . AS FUNÇÕES SENO, COSSENO E TANGENTE 19.1 Função seno Definição: Define-se como a função seno f que associa cada número real x, associado à circun- ferência trigonométrica, um único número real seno f(x). Indica-se assim f: ℝ ⟶ ℝ, definida por f(x) = sen x. Em diagramas D f = ℝ CD f = ℝ 19.2 Gráfico da função y = sen x Im f = {f(x) ∈ ℝ/ ‒ 1 ≤ f(x) ≤ 1} Período = 2 14 Exemplo: Esboçar o gráfico da função y = 2sen x. Resolução: Para um esboço do gráfico, basta atribuir- mos ao arco x os valores 0, 2 , 3 2 e 2 e calcular- mos os correspondentes valores de y: x y 0 0 2 2 0 3 2 ‒ 2 2 0 Marcando no plano cartesiano os pontos (0, 0), ( 2 , 2), (, 0), ( 3 2 , −2) e (2, 0); e ligando os pontos temos: D f = ℝ Im f = {f(x) ∈ ℝ/‒ 2 ≤ f(x) ≤ 2} Período = 2 Observação: Construímos apenas um período do gráfico, porém não perca de vista que essa figura se repete tanto até o +∞ como até o ‒∞ na dire- ção do eixo das abscissas. EXERCÍCIO PROPOSTO 77) Esboce o gráfico de cada uma das funções: a) y = 3sen x d) y = ‒ 2sen x b) y = 2 + sen x e) y = sen 2x c) y = 2 + 3sen x f) y = sen x 2 EXERCÍCIOS DE VESTIBULARES 78)(UEPA-2008) Segundo reportagem da Revis- ta VEJA de 26.07.06, uma onda gigante atingiu a Ilha de Java, na Indonésia. Autoridades locais con- taram mais de 500 mortos e 38.000 desabrigados. A reportagem mostra como se originam e quais as causas de formação desses fenômenos da nature- za. O formato dessas ondas gigantes pode ser registrado e representado matematicamente, por meio de funções, conforme gráfico abaixo. A fun- ção f que melhor representa esse gráfico para 8 ≤ x ≤ 9 8 . (a) f(x) = 2 ∙ sen (x − 8 ) (d) f(x) = 2 ∙ cos (x − 8 ) (b) f(x) = 2 ∙ sen (2x − 4 ) (e) f(x) = 2 ∙ sen (x + 8 ) (c) f(x) = 2 ∙ cos (2x − 4 ) R: (b) 79)(UEPA-2007) A altura das ondas em deter- minados trechos de um oceano varia de acordo com a expressão H(t) = 5 + 3∙sen(2t), onde t (em segundos) é o tempo e H (em metros), a altura dessas ondas. A altura máxima (crista da onda) atingida por essas ondas é de: (a) 3 m (b) 5 m (c) 6 m (d) 8 m (e) 9 m R: (d) 80)(UEPA-2008) Um fabricante produz telhas senoidais como a da figura abaixo. Para a criação do molde da telha a ser fabricada, é necessário fornecer a função cujo gráfico será a curva geratriz da telha. A telha padrão produzida pelo fabricante possui por curva geratriz o gráfico da função y = sen(x) (veja detalhe na figura abaixo). Um cliente solicitou então a produção de telhas que fossem duas vezes “mais sanfonadas” e que tivessem o triplo da altura da telha padrão, como na figura abaixo. 15 A curva geratriz dessa nova telha será então o gráfico da função (a) y = 3sen ( 1 2 x) (d) y = 1 3 sen ( 1 2 x) (b) y = 3sen(2x) (e) y = 2sen(3x) (c) y = 2sen ( 1 3 x) R: (b) 81)(UEPA-2011) Um arquiteto desenvolve um projeto para capitação de águas pluviais, conforme a figura abaixo. A bomba sugerida nesse projeto injeta um valor má- ximo de volume (v) de água igual a 4 litros, num intervalo de tempo (t) de 0 a 2 segundos (0 ≤ t ≤ 2). O rendimento dessa bomba é dado pela expressão algébrica v = 4sen ( 4 t). O gráfico que melhor representa o volume (v) de água injetado, em função do tempo (t), é: (a) (c) (e) (b) (d) R: (d) 82)(UFPA-2006) Considere o gráfico da função trigonométrica abaixo, no qual f() = 5. Interpretando o gráfico, podemos concluir que f(3) é igual a (a) 4 (b) 5 (c) 6 (d) 7 (e) 8 R: (b) 83)(UFPA-2005) O igarapé Tucunduba separa geograficamente o Campus Universitário do Gua- má – UFPA em Belém, em duas partes. Unindo essas partes, existe uma ponte de pouca altura, em ferro para pedestres. Para chegar ao mercado, o barco São Benedito deve passar por debaixo da ponte. Duas dificuldades em geral acontecem: a maré está muita baixa e o barco não pode nave- gar; ou a maré está muito alta e a ponte impede o barco de entrar. O São Benedito tem um calado (parte do barco abaixo da linha d’água) de 1,3 me- tro e a sua altura acima da linha d’água é de 1,9 metro. O fundo do igarapé está a 0,1 metro acima do nível do mar e a ponte, a 4,5 metros acima do nível do mar. Às dez horas da manhã de hoje, a maré estará em preamar (nível mais alto da maré) de 3,2 metros acima do nível do mar e às dezes- seis horas estará em baixa-mar (nível mais baixo da maré) de 0,8 metro acima do nível do mar. Modelando a oscilação da maré como uma função do tipo f(t) = A + Bsen(Ct + D), onde t é o tempo e A, B, C e D são constantes, o primeiro horário, após as dez horas, e o último horário, antes das dezesseis horas, em que o bar- co São Benedito poderá passar por debaixo da ponte são, respectivamente, (a) 10h30min e 15h30min (d) 12h e 14h (b) 11h15min (e) 12h30min e 13h30min (c) 11h30min e 14h30min R: (d) 84)(UFPA-2008) Considere a função f dada por f(x) = sen (x − 7 ). Podemos afirmar que f assume seu valor mínimo quando (a) x = 7 + 2k, K = 0, ±1, ±2, … (b) x = 8 7 + k, K = 0, ±1, ±2, … (c) x = 23 14 + 2k, K = 0, ±1, ±2, … (d) x = 9 14 + 2k, K = 0, ±1, ±2, … (e) x = 8 7 + 2k, K = 0, ±1, ±2, … R: (c) 19.3 Função cosseno Definição: Define-se como a função cosseno f que associa cada número real x, associado à circunferência trigonométrica, um único número real cosseno f(x). Indica-se assim f: ℝ ⟶ ℝ, definida por f(x) = cos x. 16 Em diagramas D f = ℝ CD f = ℝ 19.4 Gráfico da função y = cos x Im f = {f(x) ∈ ℝ/ ‒ 1 ≤ f(x) ≤ 1} Período = 2 Observação 1: Podemos construir ou analisar o gráfico da função seno/cosseno a partir da função dada, estudando os coeficientes, como segue: y = a + bsen (c x d + e) ou y = a + bcos (c x d + e) , onde a – Translada o gráfico em relação a função seno: se a > 0 translada para cima e se a < 0, translada para baixo; b – Amplia, reduz ou inverte a imagem do gráfico em relação a função seno/cosseno: se b > 1 am- plia a imagem; se 0 < b < 1 a imagem reduz; se b < ‒ 1, a imagem amplia e inverte e se ‒ 1 < b < 0, a imagem reduz e inverte. c – Gera o gráfico da função dada dividindo o perí- odo da função seno/cosseno por c; d – Multiplica o período da função seno/cosseno por d; e – Forma o novo gráfico transladando o gráfico da função seno/cosseno: se e > 0 translada para frente (esquerda) e se e < 0, para atrás (direita); Tente construir um gráfico apenas anali- sando os coeficientes da função. Observação 2: Na resolução de alguns exercícios (de vestibulares!) é necessário saber a função de cada coeficiente. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 85) Esboçar o gráfico da função y = 2cos x. 86) Esboçar o gráfico da função y = 3cos 2x. 87) Esboçar o gráfico da função y = |1 + 2𝐜𝐨𝐬 𝐱|. 88) Esboce o gráfico de cada uma das funções: a) y = 4 cos x h) y = ‒ 3 + cos x b) y = ‒ 4 cos x i) y = 2 + 5cos 2x c) y = cos 4x j) y = 2 + 3cos (x − 4 ) d) y = 3 cos x 2 k) y = cos ( 2 − x) e) y = cos (x − 4 ) l) y = |3 + 4cos x| f) y = ‒ 2 cos (x + 4 ) m) y = ‒ |cos x| g) y = 4 + 2 cos x EXERCÍCIOS DE VESTIBULARES 89)(Enem-2015) Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), produtos sazo- nais são aqueles que apresentam ciclos bem defi- nidos de produção, consumo e preço. Resumida- mente existem épocas do ano em que a sua dis- ponibilidade nos mercados varejistas ora é escas- sa, com preços elevados, ora é abundante, com preços mais baixos, o que ocorre no mês de pro- dução máxima da safra. A partir de uma série histórica, observou-se o preço P, em reais, do quilograma de um certo produto sazonal pode ser descrito pela função P(x) = 8 + 5cos ( x− 6 ), onde x representa o mês do ano, sendo x = 1 associado ao mês janeiro, x = 2 ao mês de fevereiro, e assim sucessivamente, até x = 12 associado ao mês de dezembro. Disponível em: www.ibge.gov.br. Acesso em 2 ago. 2012 (adaptado) Na safra, o mês de produção máxima desse pro- duto é (Resolução em videoaula ) (a) janeiro (c) junho (e) outubro (b) abril (d) julho R: (d) 90)(Enem-2017) Um cientista, em um de seus estudos para modelar a pressão arterial de uma pessoa, utiliza uma função do tipo P(t) = A + Bcos(kt) em que A, B e K são constantes reais positivas e t representa a variável tempo, medida em segundo. Considere que um batimento cardíaco representa o intervalo de tempo entre duas sucessivas pressões máximas. Ao analisar um caso específico, o cientista obteve os dados: Pressão mínima 78 Pressão máxima 120 Nº de batimentos cardíacos por minuto 90 A função P(t) obtida, por este cientista, ao analisar o caso específico foi (a) P(t) = 99 + 21cos(3t) (b) P(t) = 78 + 42cos(3t) (c) P(t) = 99 + 21cos(2t) (d) P(t) = 99 + 21cos(t) (e) P(t) = 78 + 42cos(t) R: (a) 17 91)(Cesupa-2006) No Centro Universitário do Pará, as provas do processo seletivo têm início previsto para as 8 horas. Se chamarmos de o menor dos ângulos formados pelos ponteiros do relógio neste horário, podemos dizer que cos é igual a (a) − √3 2 (b) − 1 2 (c) 1 2 (d) √3 2 R: (b) 92)(UEPA-2010) A calculadora Calculator funci- ona em praticamente qualquer celular que tenha suporte a Java. Você pode indicar funções mate- máticas com uma ou mais variáveis. Acionando o comando o comando Options Evaluate podemos gravar, por exemplo a função f(x) = cos (x), conforme ilustra a figura ao lado. Para desenhar o gráfico dessa função f(x) = cos (x), acione o comando Options New e digite: plot (‒ , , f) e, em se- guida, Options Evaluate. O gráfi- co que melhor representa a fun- ção f(x) gerado Calculator é: (a) (d) (b) (e) (c) R: (a) 93)(UEPA-2005) A velocidade V de uma partícu- la em movimento harmônico simples varia com o tempo t, segundo a função V(t) = 2 sen t ‒ 1. Por- tanto, o gráfico abaixo que representa essa função é: (a) (b) (c) (d) (e) R: (c) 94)(UFPA-2008) O gráfico da função f dada por f(x) = cos (t + 2 ) no intervalo [0, 2] é (a) (b) 18 (c) (d) (e) 95)(UFPA-2009) Se y = a + cos(x + b) tem como gráfico Podemos afirmar que (a) a = 2, b = 2 (d) a = 1, b = 2 (b) a = 1, b = − 2 (e) a = 0, b = 0 (c) a = 2, b = − 2 R: (b) 19.5 Função y = tg x Definição: Define-se como a função tangente f que associa cada número real x com x ≠ 2 + k, k ∈ ℤ, associado à circunferência trigonométrica, um único número real tangente f(x). Indica-se assim f : ℝ ‒ { 2 + k, k ∈ ℤ} ⟶ ℝ, definida por f(x) = tg x. Em diagramas Df = {𝑥 ∈ ℝ/𝑥 ≠ 2 + 𝑘𝜋, 𝑘 ∈ ℤ} CDf = ℝ 19.6 Gráfico da função y = tg x Im f = ℝ Período = EXERCÍCIO PROPOSTO 96) Esboce o gráfico da função y = tg 2x. 20 . SENO, COSSENO E TANGENTE DA SOMA E DA DIFERENÇA 20.1 Seno da soma ou seno da diferença sen(a ± b) = sen a ∙ cos b ± sen b ∙ cos a 19 Exemplos: a) sen 75° = sen(45° + 30°) = = sen 45° ∙ cos 30° + sen 30° ∙ cos 45° = = √2 2 ∙ √3 2 + 1 2 ∙ √2 2 = = √ 6 4 + √2 4 = √6 + √2 4 b) sen( + x) = sen ∙ cos x + sen x ∙ cos = = 0 ∙ cos x + sen x ∙ (‒ 1) = = − sen x c) sen 15° = sen(45° − 30°) = = = sen 45° ∙ cos 30° ‒ sen 30° ∙ cos 45° = = √2 2 ∙ √3 2 ‒ 1 2 ∙ √2 2 = = √ 6 4 ‒ √2 4 = √6 − √2 4 20.2 Cosseno da soma ou cosseno da di- ferença cos(a ± b) = cos a ∙ cos b − sen b ∙ sen a Exemplos: a) cos 75° = cos(45° + 30°) = = cos 45° ∙ cos 30° ‒ sen 30° ∙ sen 45° = = √2 2 ∙ √3 2 ‒ 1 2 ∙ √2 2 = = √6 4 ‒ √2 4 = √6 − √2 4 b) cos 15° = cos(45° − 30°) = = cos 45° ∙ cos 30° + sen 30° ∙ sen 45° = = √ 2 2 ∙ √3 2 + 1 2 ∙ √2 2 = = √ 6 4 + √2 4 = √6 + √2 4 EXERCÍCIO PROPOSTO 97) Sendo x = 10, qual é o valor da expressão: E = 𝐬𝐞𝐧 𝟑𝐱 + 𝐜𝐨𝐬 𝟑𝐱 𝟐 − 𝐬𝐞𝐧 𝟏𝟓𝐱 𝟐 𝐭𝐚𝐧𝟐 𝟔𝐱 R: E = 1/6 EXERCÍCIOS DE VESTIBULARES 98)(UFPA-2006) As soluções da equação cos ( 2 + x) + cos ( − x) + cos(2 − x) sen ( 2 + x) − cos ( 2 − x) + sen (2 − x) = 1 Para 0 ≤ x ≤ 2, são tais que (a) somam (c) diferem 2 (e) somam 2 (b) somam 2 (d) diferem R: (d) 99)(UEPA-2002) Uma pessoa avista o alto de uma torre sob um ângulo de medida x, tal que: 𝐭𝐠 𝐱 = 𝐭𝐠 𝟕𝟓° 𝟏 + 𝐜𝐨𝐬 𝟕𝟓° , então (a) x = 150° (c) x = 105° (e) x = 37,5° (b) x = 137,5° (d) x = 75° 21 . OUTRAS FÓRMULAS 21.1 Fórmula do arco duplo sen 2a = sen(a + a) = = sen a ∙ cos a + sen a ∙ cos a = = 2 ∙ sen a ∙ cos a cos 2a = cos(a + a) = = cos a ∙ cos a + sen a ∙ sen a = = cos2 a + sen2 a sen 2a = 2 ∙ sen a ∙ cos a cos 2a = cos2 a + sen2 a 21.2 Fórmula do arco metade sen2 a 2 = 1−cos a 2 cos2 a 2 = 1+cos a 2 EXERCÍCIO DE VESTIBULAR 100)(UEPA-2008) O morro do alemão é uma das regiões mais violentas do Rio de Janeiro. Como medida de socialização dessa favela, a Prefeitura da cidade, por meio da Secretaria de Turismo, pretende instalar um Teleférico, ligando um ponto da cidade ao alto desse morro. Considerando a figura representativa abaixo; que cos(2) = 7 25 e que AB̅̅ ̅̅ = 720 m, o valor de AC̅̅̅̅ é: (a) 1 600 m (c) 1 440 m (e) 1 200 m (b) 1 500 m (d) 1 350 m R: (e) 22 . RESOLUÇÃO EM TRIÂNGULOS QUAISQUER 22.1 Lei dos senos Em qualquer triângulo ABC, as medidas dos la- dos são proporcionais aos senos dos ângulos opostos. ou seja, observada a figura abaixo, 20 a sen A = b sen B = C senC 22.2 Lei dos cossenos Em qualquer triângulo ABC, o quadrado da me- dida de um lado é igual à soma dos quadrados das medidas dos outros dois lados menos duas vezes o produto das medidas desses lados pelo cosseno do ângulo que eles formam. ou seja, observada a figura abaixo, a2 = b2 + c2 – 2bc . cos A ou b2 = a2 + c2 – 2ac . cos B ou c2 = a2 + b2 – 2ab . cos C EXERCÍCIOS PROPOSTOS 101) Na figura abaixo, calcule o valor da medida x. 102) No triângulo abaixo, determine as medidas de x e y. 103) Numa fazenda o galpão fica 50 m distante da casa. Sejam x e y, respectivamente, as distân- cias da casa e do galpão ao transformador con- forme a figura abaixo. Calcule o valor de x + y em função de ∝ e . 104) No triângulo da figura ao lado, determine a medida a. 105) No triângulo da figura abai- xo, calcule a medida de x. 106) Na figura abaixo, calcule a medida do seg- mento AB em função de m e ∝. 107) Duas forças de intensidade F1 = 8 N e F2 = 12 N formam entre si um ângulo de 60°. Qual é a intensidade R resultante dessas duas forças? (Considere √19 = 4,36) R: R = 17,4 N EXERCÍCIOS DE VESTIBULARES 108)(Enem-2017) Uma desenhista projetista deverá desenhar uma tampa de panela em forma circular. Para realizar esse desenho, ela dispõe, no momento, de apenas um compasso, cujo compri- mento das hastes é de 10 cm, um transferidor e uma folha de papel com um plano cartesiano. Para esboçar o desenho dessa tampa, ela afastou as hastes do compasso de forma que o ângulo for- mado por elas fosse de 120º. A ponta seca está representada pelo ponto C, a ponta do grafite está 21 representado pelo B e a cabeça do compasso está representada pelo ponto A conforme a figura. Após concluir o desenho, ela encaminha para o setor de produção. Ao receber o desenho com a indicação do raio da tampa, verificará em qual intervalo este se encontra e decidirá o tipo de material a ser utilizado na sua fabricação, de acor- do com os dados. Tipo de Material Intervalo de valores do raio (cm) I 0 < R ≤ 5 II 5 < R ≤ 10 III 10 < R ≤ 15 IV 15 < R ≤ 21 V 21 < R ≤ 40 Considere 1,7 como a aproximação para √3. O tipo de material a ser utilizado pelo setor de produção será (a) I (b) II (c) III (d) IV (e) V R: (d) 109)(Cesupa-2009) Uma pessoa encontra-se em um ponto A e deseja se dirigir ao ponto C, pelo caminho mais curto. Observe a figura representativa dessa situação, e verifique que a quantidade de metros que essa pessoa vai andar, para fazer o percurso desejado, é (a) igual a 50 (c) entre 50 e 60 (b) maior que 50 (d) entre 40 e 50 110)(UEPA-2005) A figura abaixo mostra um corte de um terreno onde será construída uma rampa reta, AC̅̅ ̅̅ , que servirá para o acesso de veí- culos à casa, que se encontra na parte mais alta do terreno. A distância de A a B é de 6 m, de B a C é de 10 m e, o menor ângulo formado entre AB̅̅ ̅̅ e BC̅̅ ̅̅ é de 120°. Então, o valor do comprimento da rampa deve ser de: (a) 12 m (c) 13 m (e) 14 m (b) 12,5 m (d) 13,5 m 111)(UEPA-2006) Três cidades A, B e C preci- sam ser ligadas para que seus moradores possam comercializar os produtos por eles produzidos. Já existem duas estradas, em linha reta, que ligam as cidades A à B e B à C. Sendo que as prefeituras das cidades A e C desejam construir uma nova estrada para ligá-las. A figura abaixo mostra um levantamento topográfico feito por uma empresa de engenha- ria. Sabendo que as medidas determinadas pela empresa de engenharia foram: AB̅̅ ̅̅ = 100 km, m(ABC) = 60° e m(BAC) = 75°, a distância entre as cida- des A e C, que deve ser consi- derada para construção de uma estrada, em linha reta, para ligar estas cidades é: (a) 100√6 km (c) 75√3 km (e) 50√6 km (b) 100√3 km (d) 50√3 km 112)(UEPA-2001) Sobre uma circunferência de raio r tomamos os pontos A, B e C (veja figura. O arco AB̂ mede 120° e a corda AB mede 12 cm. Calcule o valor de r. R: 4√3 cm ou aprox. 6,92 cm 113)(UFPA-2010) Após um naufrágio, um sobrevivente se vê na situação de ter que atravessar um rio de águas calmas. Prudente, decide só atravessá-lo depois de ter estimado a largura do rio. Improvisou então uma trena métrica e um transferidor rústicos e, para calcular a distância entre duas árvores, digamos uma árvore A, situada na margem em que se encontrava, e uma árvore B, situada na margem oposta, procedeu da seguinte forma: postando-se ao lado da árvore A e usando o transferidor construído, aferiu o ângulo entre a visada para a árvore B e para uma árvore C, situada na mesma margem em que se encontrava, obtendo o valor 105º; caminhou até a árvore C e, usando a trena métrica, estimou em 300 metros a distância entre esta e a árvore A; estando então junto à árvore C, mediu o ângulo entre as visadas para a árvore A e a árvore B, obtendo o valor 30º. Após os procedimentos descritos, as informações obtidas foram reunidas e foi estimada 22 corretamente a distância entre a árvore A e a árvore B, obtendo o valor de, aproximadamente: (considerar √2 = 1,41 e √3 = 1,73) (a) 150 m (b) 175 m (c) 189 m (d) 212 m (e) 250 m R: (d) 114)(UFPA-2008) Considere as seguintes in- formações: De dois pontos A e B, localizados na mesma margem de um rio, avista-se um ponto C, de difícil acesso, localizado na margem oposta; Sabe-se que B está distante 1000 metros de A; Com o auxílio de um teodolito (aparelho usado para medir ângulos) foram obtidas as se- guintes medidas: BÂC = 30° e AB̂C = 80°. Deseja-se construir uma ponte sobre o rio, unindo o ponto C a um ponto D entre A e B, de modo que seu comprimento seja mínimo. Pode- mos afirmar que o comprimento da ponte será de aproximadamente (a) 524 metros (d) 500 metros (b) 532 metros (e) 477 metros (c) 1048 metros R: (a) Considere sen 80° = 0,985, sen 70° = 0,940, cos 80° = 0,174 e cos 70° = 0,340 23 . CÁLCULO DE ÁREA DE UMA REGIÃO TRIÂNGULAR Quando conhecemos dois lados de uma região triangular e o ângulo formado por eles, po- demos determinar a sua área por meio da seguin- te propriedade: A área S de qualquer região triangular é igual à do produto das medidas de dois lados multipli- cada pelo seno do ângulo formado por eles. Ou seja, dado o triângulo abaixo, A área desse triângulo pode ser calculada das seguintes maneiras: S = ab 2 ∙ sen C S = bc 2 ∙ sen A S = ac 2 ∙ sen B EXERCÍCIO PROPOSTO 115) Determine a área da região triangular abai- xo. EXERCÍCIOS DE VESTIBULARES 116)(FGV) Qual é a área da figura abaixo? (a) 4 (c) 2(√3 + 1) (e) √3 + 1 (b) √2 + 1 (d) 2(√2 + 1) 117)(UEPA-2009) Preocupado com a falta de área verde em sua cidade, um prefeito resolveu aproveitar um terreno triangular, localizado no cruzamento de duas ruas, para construir uma praça, conforme representado na figura ao lado. A área da praça a ser construída, em m2, é: (a) 250 (c) 300 (e) 500 (b) 250√3 (d) 300√3 R: (c) 118)(Cesupa-2006) A figura abaixo representa um monstro que aparece em um jogo eletrônico. Se a “boca” do monstro apresenta uma abertura de 60o e cada “arcada dentária” tem 5 unidades de comprimento, então o monstro ocupa uma quantidade de unidades de área, aproximadamente igual a (use = 3,14) (a) 65 (b) 23,5 (c) 6,5 (d) 2,6 R: (a) 119)(UEPA-2006) Um grupo de amigos “skatis- tas” quer transformar sua rampa de saltos que tem uma elevação DF̅̅ ̅̅ curva no formato de um arco de circunferência (figura 1), para outra com elevação AC̅̅ ̅̅ reta (figura 2). Os amigos resolveram utilizar a mesma folha de compensado da rampa curva para nova rampa reta, então o comprimento AC̅̅ ̅̅ da rampa reta (figura 2) tem que ser igual ao comprimento DF̅̅ ̅̅ da rampa curva (figura 1). Ob- servando as medidas das rampas apresentadas nas figuras abaixo, sendo OD̅̅ ̅̅ ̅ = OF̅̅ ̅̅ = 3m, m(DOF) = 60° e m(BAC) = 37°, então o valor da altura BC̅̅ ̅̅ da nova rampa será, aproximadamente, de: (con- sidere: sen 37° = 0,6; cos 37° = 0,8; tg37° = 0,75 e = 3,14) 23 (a) 1,25 m (c) 2,35 m (e) 3,06 m (b) 1,88 m (d) 2,51 m 120)(UFPA-2010) Uma partícula inicia um movimento oscilatório harmônico ao longo de um eixo ordenado, de amplitude igual a 5 unidades e centrado na origem, de modo que a sua posição pode ser descrita, em função do tempo em segundos, pela função f(t) = 5cos(t). Ao mesmo tempo, uma outra partícula inicia um movimento também harmônico, centrado em 3, de amplitude igual a 1 e com o dobro da frequência da primeira partícula, de modo que sua posição é descrita pela função g(t) = cos(2t) + 3. A cerca da posição relativa das duas partículas, é CORRETO afirmar que (a) Elas se chocarão no instante t = 3 s. (b) Elas se chocarão no instante t = 4 s. (c) Elas se chocarão no instante t = 6 s. (d) Elas se chocarão no instante t = 3 s. (e) Elas não se chocarão. R: (a) 121)(UFPA-2007) O pêndulo simples é formado por uma partícula de massa m fixada na extremidade inferior de uma haste retilínea, de comprimento 𝓁 (de massa desprezível se comparada com a massa da partícula), cuja extremidade superior está fixada. Suponhamos que o movimento do pêndulo se processe em um plano vertical e designemos por o ângulo que a haste faz com a reta vertical 0Y (Veja figura abaixo). Observemos que = (t), isto é, é função do tempo t ≥ 0. O movimento do pêndulo, para pequenas oscilações, é regido pela equação (t) = A𝐜𝐨𝐬 (√ 𝐠 𝓵 𝐭), t ≥ 0 em que A é uma constante positiva, g é a aceleração da gravidade e 𝓁 é o comprimento da haste. Os valores de t ≥ 0, referentes à passagem do pêndulo pela posição vertical OY, isto é, ao momento em que (t) = 0, são dados por (a) t = (2k + 1) 2 ∙ √ 𝓁 g , k = 1, 2, … (b) t = 1, 2, 3, … (c) t = 0 ou t = √ 𝓁 g (d) t = 1, 1 2 , 1 3 , … (e) t = √1, √2, √3, … R: (a) 122)(UFPA-2007) Um engenheiro, responsável pela construção de uma pista de atletismo circular de 400 m, precisa orientar o pintor responsável por pintar as linhas de largada e chegada e as faixas de corrida de cada corredor, de modo que cada corredor corra apenas 400 m entre sua linha de largada e a linha de chegada, dentro de uma faixa de 1 m de largura. Considerando que a) o corredor que corre na faixa 1, a faixa mais próxima do centro da pista, parte da linha de chegada; b) a linha de chegada e a linha de largada do sexto corredor formam um ângulo ∝ de, aproximadamente, 0,457 radianos e que o comprimento do arco entre a linha de chegada e a linha de largada do sexto corredor é 31,43 m (veja figura abaixo); c) o raio de cada faixa é dado pelo segmento que une o centro da pista à circunferência menor da faixa; então, admitindo que 2 = 6,28, o comprimento, aproximado, do arco entre a linha de chegada e a linha de largada do sétimo corredor é (a) 41,25 m (c) 36,12 m (e) 40,10 m (b) 35,11 m (d) 38,15 m R: (d) 24 123)(UFPA-2005) Em 1722 o matemático britâ- nico Abraham de Moivre descobriu a fórmula que hoje leva seu nome: cos(n) + i∙sen(n) = (cos + i ∙ sen )n, onde i = √−1. Uma consequência dessa fórmula, que pode ser obtida, analisando as partes reais dos dois membros da equação acima, é a relação (a) cos(5) = sin5 ‒ 10sen3 cos2 + 5sen cos4 (b) cos(5) = sin5 ‒ 10sen2 cos3 + 5sen cos4 (c) cos(5) = cos5 ‒ 10cos3 sen2 + 5cos sen4 (d) cos(5) = cos4 ‒ 5cos2 sen2 + 10sen4 (e) cos(5) = cos5 ‒ 10cos3 sen2 + 5cos sen4 R: (e) 124)(UFPA-2003) “A Petrobrás iniciou, na tarde de ontem, uma complexa operação para tentar salvar a plataforma de produção de petróleo P-34, que corre risco de naufragar na Bacia de Cam- pos(...) A plataforma está inclinada para o lado esquerdo em um ângulo de 32°(...) A previsão da empresa é que a operação faça com que o nível de adernamento (inclinação) baixe para 12°, o que permitiria o restabelecimento do sistema elétrico da plataforma.” (O Liberal, 15/10/2002) A inclinação de 32° provocou o desloca- mento horizontal do eixo vertical, conforme ilustra a figura: e - eixo vertical x – deslocamento horizontal com 12° d – deslocamento horizontal com 32º Reduzido o nível de ader- namento, como desejava a empresa, calcule de quanto porcento foi a redução do deslocamento horizontal do eixo vertical. Dados: sen 32° = 0,53 sen 12° = 0,21 cos 32° = 0,85 cos 12° = 0,98 tg 32° = 0,62 tg 12° = 0,21 Tabela de razões trigonométricas x e e e 32° 12° d 25 “Por que nos torna tão pouco felizes esta maravilhosa ciência aplicada que economiza trabalho e torna a vida mais fácil? A resposta é simples: porque ainda não apren- demos a nos servir dela com bom senso”. Albert Einstein. Atualizada em 10/8/2018 Gostou da Apostila? Você a encontra no site: http://gilsilva10.wixsite.com/inicio/apostilas- de-matematica Link! Dê uma olhada. Agradecimentos Gabriella Souza, na revisão do gabarito. Referências DANTE, L.R. Matemática: Contexto & Aplicações. 1. Ed. São Paulo: Ática, 2000, v.2. GAY, M.R.G Projeto Araribá: Matemática. 4. Ed. São Paulo: Moderna, 2014, v.2. (8º Ano). PAIVA, M. Matemática. 1. Ed. São Paulo: Moderna, 1999, v.único. (Coleção base). PAIVA, M. Matemática 2. 2. Ed. São Paulo: Moderna, 2013, v.2.
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