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PROF. GILBERTO SANTOS JR TRIGONOMETRIA 1 . TRIÂNGULO RETÂNGULO 2 . CONCEITO DE SENO, COSSENO E TANGENTE NO TRIÂNGULO RETÂNGULO Dado o 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) 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 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 ∝ EXERCÍCIOS PROPOSTOS 3) Dados sen 40° = 0,64 e cos 40° = 0,76. Determine o valor de x na figura. R: x = 8,4 cm 4) 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 NOTÁVEIS Os ângulos notáveis são 30°, 45° e 60°. 4.1 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 5) Calcule o valor da expressão: E = cos 60° + cos230° sen330° + tg545° R: E = 10 9 2 6) 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 chão. b) a altura da sombra da escada na parede. (use √3 = 1,73) R: a) 2 m; b) h = 3,46 m 7) 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 8) Um avião levanta voo e sobe fazendo um ân- gulo 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 9) Uma escada rolante liga dois andares de loja e tem uma inclinação de 30°. Sabendo que a escada rolante tem 10 m de comprimento, qual é a altura entre os dois andares? R: h = 5 m 10) O ângulo de elevação do pé de uma árvore a 50 m da base de uma encosta ao topo da encosta é e 60°. Que medida deve ter um cabo para ligar o pé da árvore ao topo da encosta? R: 100 m 11) 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 12) Um navio situado exatamente a Leste de um ponto A, está distante 10 milhas desse ponto. Um observador situado exatamente ao Sul do navio, vê o ponto A sobre o ângulo de 40°. Calcule dis- tância do observador para o navio? (Dados: sen 40° = 0,64; cos 40° = 0,76; tg 40° = 0,83). R: d ≅ 12,05 milhas 13) Determine o valor de x na figura: R: x = 10√3 cm 14) 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) 15) 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 AB̅̅̅̅ = 200 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 EXERCÍCIOS DE VESTIBULARES 16)(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 (a) 18 (b) 26 (c) 30 (d) 35 (e) 60 R: (a) 17)(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) 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) 3 18)(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) 19)(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) 20)(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. R: 50 m 5 . ARCOS E ÂNGULOS Consideramos arco de uma circunferência uma parte da circunferência determinada por doisde 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 5.1 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. 5.1.1 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° 1 Lê-se “AB̂ é côngruo a AÔB”, ou seja, AB̂ tem a mesma medida de AÔB. 4 5.1.2 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 5.2 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. 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 21) Seja 20 cm o raio de uma circunferência. Cal- cule seu comprimento (Considere = 3,1). R: 124 cm 22) 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 23)(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 5 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 (b) 6, 12 e 18 (e) 600, 2 400 e 5 400 (c) 2, 4 e 6 5.3 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 24) 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 25) 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° 6 . ARCOS TRIGONOMÉTRICOS Partindo do ponto 0° ou 0 radiano e girando uma volta completa no sentido anti-horário, asso- ciamos as seguintes medidas: 7 . 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. 6 cos ∝ = abscissa de M = xM sen ∝ = ordenada de M = yM 8 . REDUÇÃO AO 1° QUADRANTE 8.1 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 8.2 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: 9 . 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 26) Calcule o valor da expressão: E = cos 0° sen 270° + sen 90° cos180° sen 90°+cos2 180° R: ‒ 1 27) Calcule: a) sen 120° e) sen 300° i) sen 225° b) cos 120° f) cos300° j) cos 225° c) sen 210° g) sen 135° k) sen 315° d) cos 210° h) cos 135° l) cos 315° EXERCÍCIOS DE VESTIBULARES 28)(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) 29)(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) 7 10 . AS FUNÇÕES SENO E COSSENO 10.1 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 10.2 Gráfico da função y = sen x Im f = {f(x) ∈ ℝ/ ‒ 1 ≤ f(x) ≤ 1} Período = 2 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 direção do eixo das abscissas. EXERCÍCIO PROPOSTO 30) 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 10.3 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. Em diagramas D f = ℝ CD f = ℝ 10.4 Gráfico da função y = cos x Im f = {f(x) ∈ ℝ/ ‒ 1 ≤ f(x) ≤ 1} Período = 2 “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 aprendemos a nos servir dela com bom senso”. Albert Einstein. Atualizada em 30/10/2019 Gostou da Apostila? Você a encontra no site: http://gilsilva10.wixsite.com/inicio/apostilas- de-matematica Link! Dê uma olhada. Referências DANTE, L.R. Matemática: Contexto & Aplicações. 1. Ed. São Paulo: Ática, 2000, v.2. http://gilsilva10.wixsite.com/inicio/apostilas-de-matematica http://gilsilva10.wixsite.com/inicio/apostilas-de-matematica
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