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Matemática FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS: TANGENTE E COTANGENTE 1 Sumário Introdução .................................................................................................................................... 2 Objetivo......................................................................................................................................... 2 1. Funções trigonométricas: tangente e cotangente .............................................................. 2 1.1. Função tangente ............................................................................................................... 2 1.2. Função cotangente ........................................................................................................... 5 Exercícios ...................................................................................................................................... 7 Gabarito ........................................................................................................................................ 8 Resumo ......................................................................................................................................... 9 2 Introdução Na apostila Funções Trigonométricas: seno e cosseno, estudamos com mais riqueza de detalhes as funções trigonométricas: seno e cosseno. Foi possível conhecer o comportamento delas, bem com suas respectivas representações gráficas. Nesta apostila continuaremos estudando as funções trigonométricas, que são funções angulares e caracteriza uma grande importância no estudo dos triângulos e na modelação de fenômenos periódicos. Assim aprenderemos mais sobre a função tangente e cotangente. A função cotangente é considerada a função inversa da função tangente. Objetivo • Ler, identificar e representar a função tangente; • Ler, identificar e representar a função cotangente. 1. Funções trigonométricas: tangente e cotangente 1.1. Função tangente A função tangente é definida por: 𝑦 = 𝑓(𝑥) = 𝑡𝑔(𝑥) e associa a cada número real x o número 𝑦 = 𝑡𝑔(𝑥) . A ela são atribuídas as seguintes características: • Seu domínio é um subconjunto do conjunto dos números reais, isso porque 𝑡𝑔(𝑥) = 𝑠𝑒𝑛(𝑥) cos(𝑥) e existem valores que podem zerar este denominador, assim o domínio são todos os números reais exceto os valores que podem zerar o cos (x) assim: 𝐷 = {𝑥𝜖ℝ/𝑥 ≠ 𝜋 2 + 𝑘𝜋, 𝑘𝜖ℤ} • O contradomínio da função tangente é definido pelo conjunto dos números reais; • O conjunto imagem é o conjunto dos números reais, ou seja,𝐼𝑚 = ℝ ou 𝐼𝑚 = [−∞,∞]; • A função tangente é periódica de período π, o que significa que a função tangente assume os mesmos valores de π em π. Funções que estão na forma 𝑦 = 𝑡𝑔(𝑚𝑥), onde m é um inteiro qualquer, o período pode ser encontrado pela relação 𝜋 𝑚 . Observe a figura seguinte: 3 Representação gráfica da função tangente Sinal da função: Tangente é a ordenada que representa a intersecção de uma reta que passa pelo centro da circunferência trigonométrica e o ponto extremidade do arco com o eixo das tangentes, logo, conclui-se que se 𝑓(𝑥) = 𝑡𝑔(𝑥) é negativa no 2° e 4° quadrante e 𝑓(𝑥) = 𝑡𝑔(𝑥) é positiva no 1° e 3° quadrante. Na figura a seguir, temos a localização do eixo dos senos, das tangentes, das cotangentes e cosenos. Tangente 4 Ciclo trigonométrico EXEMPLO Para o exemplo acima, onde f(x) = tg(2x), teríamos o seguinte gráfico: Determine o domínio, imagem e período da seguinte função: 𝑓(𝑥) = 𝑡𝑔(2𝑥) • A imagem é o conjunto dos números reais; • O domínio é: 2𝑥 ≠ 𝜋 2 + 𝑘𝜋, logo é definido por: 𝑥 ≠ 𝜋 4 + 𝑘 𝜋 2 • Para determinar o período, faremos t = 2x, para que tg t complete um período, t deve variar de 0 a 𝜋, logo: 0 ≤ 𝑡 ≤ 𝜋𝑒𝑛𝑡ã𝑜0 ≤ 2𝑥 ≤ 𝜋𝑒0 ≤ 𝑥 ≤ 𝜋 2 , o período da função corresponde a variação de x: 𝜋 2 − 0 = 𝜋 2 , ou pela relação 𝜋 𝑚 . 5 1.2. Função cotangente A função cotangente, inversa da função tangente é definida por: 𝑦 = 𝑓(𝑥) = 𝑐𝑜𝑡𝑔(𝑥) e associa a cada número real x o número 𝑦 = 𝑐𝑜𝑡𝑔(𝑥) . A ela são atribuídas as seguintes características: • Seu domínio é um subconjunto do conjunto dos números reais, isso porque 𝑐𝑜𝑡𝑔(𝑥) = 𝑐𝑜𝑠(𝑥) sen(𝑥) e existem valores que podem zerar este denominador, assim o domínio são todos os números reais exceto os valores que podem zerar o sen (x) assim: 𝐷 = {𝑥𝜖ℝ/𝑥 ≠ 𝑘𝜋, 𝑘𝜖ℤ}; • O contradomínio da função cotangente é definido pelo conjunto dos números reais; • O conjunto imagem é o conjunto dos números reais, ou seja,𝐼𝑚 = ℝ ou 𝐼𝑚 = [−∞,∞]; • A função cotangente é periódica de período 𝜋,o que significa que a função cotangente assume os mesmos valores de 𝜋 em 𝜋 .Funções que estão na forma 𝑦 = 𝑐𝑜𝑡𝑔(𝑚𝑥), onde m é um inteiro qualquer, o período pode ser encontrado pela relação 𝜋 𝑚 . Observe a figura a seguir: 6 Representação gráfica da função cotangente Sinal da função: A função cotangente é positiva quando o ângulo de referência se apresenta no 1° ou 3° quadrante e negativo quando o ângulo está disposto no 2° ou 4° quadrante. Estas informações são possíveis de visualizar através da figura disposta anteriormente. É importante destacar que, mesmo sendo a cotangente a inversa da tangente, temos que o sinal dessas é igual, ou seja, positivos no primeiro e terceiro quadrantes e negativo no segundo e quarto quadrantes. EXEMPLO Sabendo que f(x)=cotg x, podemos dizer que f(α) = cotg α, observe a figura abaixo: Determine o domínio, imagem e período da seguinte função: 𝑓(𝑥) = 𝑐𝑜𝑡𝑔(4𝑥) • A imagem é o conjunto dos números reais. • O domínio é dado por 𝐷 = {𝑥𝜖ℝ/𝑥 ≠ 𝑘𝜋, 𝑘𝜖ℤ}, logo: 𝐷 = 4𝑥 ≠ 𝑘𝜋 → 𝑥 ≠ 𝑘. 𝜋 4 • Determinar o período consiste em identificar a constante c e substituir na relação: sem ter completado um período, ou seja, basta aplicar a relação: 𝑝 = 𝜋 4 7 Podemos observar na primeira figura que, com o ângulo α e o ponto P da circunferência, associado a α, é possível estender uma reta OP para que encontre o eixo das cotangentes, que neste caso é BG e vamos encontrar com o ponto G. A medida BG é a cotangente de α, ou seja, cotg(x). A segunda figura nos mostra os quadrantes 1 e 3 positivos e 2 e 4 negativos para cotangente. Exercícios 1. (Autor, 2019) Assinale uma opção que representa uma afirmação incorreta quanto ao estudo das funções trigonométricas: a) A função seno é uma função periódica e seu período é 2π. b) O gráfico da função seno é uma curva chamada de senoide. c) A função tangente é uma função periódica e seu período é π. d) O conjunto da imagem da função tangente corresponde a R, ou seja, o conjunto dos números reais. e) A função cotangente possui O domínio e o contradomínio iguais ao conjunto dos números reais. 2. (Autor, 2019) O período da função 𝑓(𝑥) = 𝑐𝑜𝑡𝑔(8𝑥) corresponde a: a) 𝜋 2 b) 𝜋 3 c) 𝜋 4 8 d) 𝜋 5 e) 𝜋 8 3. (Autor, 2019) O período da função𝑓(𝑥) = 𝑡𝑔(7𝑥), corresponde a: a) 𝜋 4 b) 𝜋 6 c) 𝜋 7 d) 𝜋 8 e) 𝜋 8 Gabarito 1. A única alternativa incorreta é a opção “e”, uma vez que a função cotangente não possui domínio e contradomínio iguais ao conjunto dos números reais. 2. Para determinar o período da função cotangente que é periódica no período correspondente a 𝜋, assumindo os mesmos valores de 𝜋 em 𝜋. Funções que estão na forma 𝑦 = 𝑐𝑜𝑡𝑔(𝑚𝑥), onde m é um inteiro qualquer, o período pode ser encontrado pela relação 𝜋 𝑚 . A função proposta é: 𝑓(𝑥) = 𝑐𝑜𝑡𝑔(8𝑥), logo m é igual a 8, substituindo na relação acima, encontramos: 𝜋 8 3. Para determinar o período, é necessário relembrar que: a função tangente é periódica de período π, o que significa que ela assume os mesmos valores de em Funções que estão na forma 𝑦 = 𝑡𝑔(𝑚𝑥), onde m é um inteiro qualquer, o período pode ser encontrado pela relação 𝜋 𝑚 . A função proposta é: 𝑓(𝑥) = 𝑡𝑔(7𝑥), logo m é igual a 7, substituindo na relação acima, encontramos: 𝜋 7 9 Resumo Nesta apostila foi apresentado o conceito funções trigonométricas; tangente e cotangente. O domínio da função tangente é dado por: 𝐷 = { 𝑥𝜖ℝ 𝑥 ≠ 𝜋 2 + 𝑘𝜋, 𝑘𝜖ℤ} o da função cotangente é definido por 𝐷 = {𝑥𝜖ℝ/𝑥 ≠ 𝑘𝜋, 𝑘𝜖ℤ}; já a imagem de ambas é o próprio conjunto dos reais, assim para qualquer valor de x existe y real. O período de ambas as funções corresponde a π. Estas são as características essenciais para o conhecimento destas funções. Vejamos o quadro a seguir, pois resume sistematicamente o conteúdo estudado. É definida por y = f(x) = tg(x) associa associa a cada número real x o número y = tg(x) O Domínio é D Imagem É periódica de período π assume os mesmos valores de π em π Sua representação gráfica Sinal da função é negativa no 2º e 4º quadrante é positiva no 1º e 3º quadrante É inversa da função tangente y = f(x) = cotg(x) O Domínio é Conj.imagem pelo intervalo É periódica de período π período de π em π e sua curva se repete neste intervalo Sua representação gráfica Sinal da Função (+) se ângulo referência 1º e 3º quadrante (-) se ângulo referência 2º e 4º quadrante Função Tangente Função Cotangente 10 Referências bibliográficas GIOVANNI, José Ruy; BONJORNO, José Roberto. Matemática Completa. São Paulo: FTD, 2005 IEZZI, Gelson et al. Matemática: ciência e aplicações. São Paulo: Atual, 2014. MACHADO, A. dos Santos. Matemática: temas e metas 2 - Trigonometria e Progressões. São Paulo: Atual, 1986. PAIVA, M. Matemática: volume único. 1.ed. São Paulo, Moderna, 1999. Referências imagéticas Wikimedia. Disponível em: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/74/Tangent- plot.svg/800px-Tangent-plot.svg.png. Acessado em: 05/03/2019 às 12h10 Wikimedia. Disponível em: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4b/Circulo_Trigonometrico_tangente.png. Acessado em: 05/03/2019 às 12h18 Wikimedia. Disponível em: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bf/Cotangent.svg/1200px-Cotangent.svg.png. Acessado em: 05/03/2019 às 12h30
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