Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
11 Capítulo 11 Capítulo 22 Capítulo 33 Matemática 1 • Triângulo retângulo • Pitágoras e Razões Trigonométricas • Aplicações do Capítulo 1 • Arcos de circunferência • Arcos côngruos e circunferência Trigonométrica • Aplicações do capítulo 2 •Funções Trigonométricas •Seno, Cosseno e Tangente •Aplicações do Capítulo 3 Módulo Módulo I 2 • TRIÂNGOLO RETÂNGULO • PITÁGORAS E RAZÕES TRIGONOMÉTRICAS • APLICAÇÕES DO CAPÍTULO 1 C apítulo 1 Relacionar etapas da história da trigonometria com a evolução da humanidade e da própria Matemática. Analisar gráficos das funções trigonométricas. Estabelecer e aplicar as relações no círculo trigono- métrico, Resolver problemas que envolvam arcos e ângulos. Definir e calcular domínio, imagem, zeros e períodos. Construir gráficos das funções trigonométricas diretas. Traduzir situações contextuais da linguagem corrente para a linguagem matemática (equações e gráficos) e vice-versa. Tagram é um quebra-cabeça chinês muito antigo que não se sabe ao certo quem foi o inventor. Formado por 7 peças (5 triângulos, 1 quadrado e 1 paralelogramo). Com essas peças podemos formar várias figuras, mudando as posições, criando novos cenários para decorações, engenharia, etc. Veja alguns exemplos: Fonte: http://professoraclaudelice.blogspot.com/p/aulas.html FONTE: http://mervy.in/index.php?pag=Blog&cat=Matem%E1tica&id=17 Módulo I M a te m á ti c a 1 3 1 INTRODUÇÃO: O que é a trigonometria? O significado da palavra trigonometria (do grego trígônon, “tri- ângulo”, e metron, “ medida”) nos remete ao estudo puro e simples das medidas dos lados, ângulos e outros elementos dos triângulos. A comprovada importância do tri- ângulo – figura básica em qualquer estudo de Geometria – jus- tifica o grande interesse pelo assunto. (extraído do livro Mate- mática - Ciência e Aplicações – Ed.: ATUAL) TRIÂNGULO RETÂNGULO É o triângulo que possui o ângulo de 90° (ângulo reto). TEOREMA DE PITÁGORAS Em todo triângulo retângulo a medida da hipotenusa ao quadrado é igual a soma dos quadrados dos catetos. a2 = b2 + c2 Exemplo: Determine o valor de x na figura abaixo: Solução Aplicando o teorema de Pitágoras temos: x2 = 32 + 42 x2 = 9 + 16 x2 = 25 x = x = 5 cm OBS.: O triângulo retângulo que possui os lados 3, 4, e 5 é chamado de triângulo pitagórico. A hipotenusa é sempre o maior lado do triângulo retângulo. O triângulo pitagórico é utilizado como base para determinar outros triângulos retângulos, que possuem os lados proporcionais ao do pitagórico. Comentário ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ 25 Módulo I 4 Sen cateto oposto hipotenusa = Cos cateto adjacente hipotenusa = tg cateto oposto cateto adjacente = tgx senx cosx = sen30 h 20 1 2 h 20 2h 20 h 10 m 1 2 ° = = = ∴ = ��� cos30 x 20 3 2 x 20 2x 20 3 x 10 3 m 3 2 ° = = = ∴ = ��� Fonte: http://revistaescola.abril.com.br/ensino-medio/estimule-boas-perguntas- -obter-solucoes-ainda-melhores-432055.shtml Anaxágoras viveu no século V a.C. e Eratóstenes, no século III a.C. Ambos conheciam bem a distância entre as cidades de Siene e Alexandria e sabiam que, em determinado dia do ano, em Siene, o Sol aparecia a pino, bem na vertical, no alto do céu, e refletia-se no fundo de um poço profundo. No mesmo dia, em Alexandria, o Sol encontrava-se cerca de 7,2 graus afastado da vertical (veja os quadros abaixo). Anaxágoras propôs-se a questão: “Qual a distância do Sol à Terra?”. Resolveu-a utilizando semelhança de triângulos e a hipótese adicional de que a Terra era plana. Errou feio. Eratóstenes fez-se outra pergunta: “Qual a circunfe- rência da Terra?”, e acertou em cheio, mesmo para padrões de precisão atuais. CURIOSIDADE RAZÕES TRIGONOMÉTRICAS a) Seno: Em um triângulo retângulo o seno de um ângulo agudo é a razão entre o cateto oposto a este ângulo e a hipotenusa. b) Cosseno: Em um triângulo retângulo o cosseno de um ângulo agudo é a razão entre o cateto adjacente e a hipotenusa. c) Tangente: Em um triângulo retângulo a tangente de um ângulo agudo é a razão entre o cateto oposto e o cateto adjacente. A tangente também é conhecida como a razão entre o seno pelo cosseno. ou TABELA TRIGONOMÉTRICA Exemplo1: Mijardino estava brincando com sua pipa até que ele deixou prender no topo de um poste conforme a figura. Determine os valores x e h. Solução Exemplo2: Uma rampa plana de 26 m de comprimento faz ângulo de 300 com o plano horizontal. Uma pessoa que sobe a rampa inteira eleva-se verticalmente de: a) 26 m b) 13 m c) 13 √3 m d) 12 m e) n.d.a Módulo I M a te m á ti c a 1 5 oposto a 30 hipotenusa 2 oposto a 60 hipotenusa ° = ° = 2 3. sen60 h 500 3 2 h 500 h 250 3m ° = = ∴ = cos60 x 500 1 2 x 500 h 250 m ° = = ∴ = Se observarmos com atenção, percebemos que sen 30° = ½ e cos 60° = ½ , isto acontece porque os ângulos são com- plementares (isto é, a soma dos ângulos resulta 90°). O seno de um ângulo agudo é sempre igual ao cosseno do seu complemento e vice-versa: Exemplo: Sen10° = cos80°; sen40° = cos50°; cos60° = sen30°, etc. A soma dos ângulos internos de um triângulo é igual a 180°. Como no triângulo retângulo, já existe um ângulo co- nhecido de 90°, concluímos que a soma dos outros dois é 90°. θ β+ = ° 90 NOTA: Perceba que sen30° é ½ e sen60° é . Podemos concluir que todo cateto oposto a 30° é a metade da hipotenusa e todo cateto oposto a 60° é a metade da hipotenusa, multipli- cado por √3. Quando um cateto está oposto a 45°, ele é igual a metade da hipotenusa multiplicado por √2. 3 2 TRIÂNGULO ISÓSCELES O triângulo isósceles é um triângulo que possui dois lados congruentes sendo o 3° lado geralmente chamado de “base”. Os ângulos da base são iguais. Uma questão clássica: Determine o valor de x e y na figura. OBSERVAÇÕES Solução Desenvolvendo os ângulos internos na figura, temos: Sendo assim, a hipotenusa do triângulo retângulo menor é 500 m, logo: 01. (J.J) Jenoveva costuma seguir todos os dias um trajeto, que vai de sua casa até a loja que trabalha. Este trajeto é representado pelo esquema abaixo. Determine a menor distância da casa dela até o local de trabalho. 02. Um móvel parte de A e segue numa direção que forma com a reta AC um ângulo de 30 0. Sabe-se que o móvel caminha com uma velocidade constante de 50 km/h. Qual a menor distância que o móvel se encontra da reta AC após 3 horas de percurso? a) 50 km b) 150 km c) 100 km d) 75 km e) 65 km Módulo I 6 03. Determine o valor do segmento na figura abaixo: 04. Uma pessoa vê o topo de uma torre sob um ângulo de 30°. Caminhando 100 m em linha reta, aproximando –se da tor- re, alcança um segundo ponto, de onde vê o topo sob um ângulo de 60°. Qual a distância da torre ao segundo ponto? 05. (UERJ) Millôr Fernandes, em uma bela homenagem à Mate- mática, escreveu um poema do qual extraímos o fragmento abaixo: Às folhas tantas de um livro de Matemática, um Quociente apaixonou-se um dia doidamente por uma Incógnita. Olhou-a com seu olhar inumerável e viu-a do ápice à base: uma figura ímpar; olhos rombóides, boca trapezóide, corpo retangular, seios esferóides. Fez da sua uma vida paralela à dela, até que se encontraram no Infinito. “Quem és tu?”– indagou ele em ânsia radical. “Sou a soma dos quadrados dos catetos. Mas pode me chamar de hipotenusa.” ................................................................................... (Millôr Fernandes. Trinta Anos de Mim Mesmo.) A Incógnita se enganou ao dizer quem era. Para atender ao Teorema de Pitágoras, deveria dar a seguinte resposta: a) “Sou a soma dos catetos. Mas pode me chamar de hi- potenusa.” b) “Sou o quadrado da soma dos catetos. Mas pode me chamar de hipotenusa.” c) “Sou o quadrado da soma dos catetos. Mas pode me chamar de quadrado da hipotenusa.” d) “Sou a soma dos quadrados dos catetos. Mas pode me chamar de quadrado da hipotenusa.” e) n.d.a 06. (UFPel – RS) Em um recente vendaval um poste de luz de 9 m de altura quebrou-se em um ponto a uma distância x do solo. A parte do poste acima da fratura inclinou-se e sua extremidade superior encostou no solo a uma distância de 3 m da base do mesmo. A que altura x do poste quebrou? a) 3 m b) 4 m c) 5 m d) 9 m e) n.d.a 07. Obtenha o valor de x na figura abaixo: 08. Obtenha o valor de x na figura a seguir, de acordo com as mediadas indicadas. 09. A hipotenusa de um triângulo retângulo é 10 cm e a dife- rença entre os catetos é 2 cm. Determine a soma dos lados deste triângulo. 10. Ao projetar um shopping center, um arquiteto idealizou o estacionamento no piso do térreo e hipermercado no primeiro piso, sendo de 8 m o desnível entre esses pisos. Para transportar os carrinhos de compras, foi projetada uma esteira rolante plana ligando um ponto A do piso do térreo a um ponto B do primeiro piso. Sabe-se que a distância AC é igual a 8√3m, determine o valor de α. 11. (UNICAMP – SP) Caminhando em linha reta ao longo de uma praia, um banhista vai de um ponto A a um ponto B, cobrindo a distância de 1200 m. Quando em A, ele avista um navio parado em N de tal maneira que o ângulo NÂB é de 60°; e quando em B, verifica que o ângulo NBA é de 45°. a) Faça uma figura ilustrativa da situação descrita; b) Calcule a distância a que se encontra o navio da praia. 12. (PUC/ Campinas – SP) Uma pessoa encontra-se num ponto A, localizado na base de um prédio, conforme mostra a figura abaixo. Se ela caminhar 90 metros em linha reta, chegará a um ponto B, de onde poderá ver o topo C do prédio, sob um ângulo de 60°. Quantos metros ela deverá se afastar do ponto A, andando em linha reta no sentido de A para B, para que possa enxergar o topo do prédio sob um ângulo de 30°? AC Módulo I M a te m á ti c a 1 7 Aplicações capítulo 1 01. Uma formiga está no vértice A de um cubo e quer ir até o vértice B, conforme nos mostra a figura. De acordo com essa mesma figura, ela tem duas opções para per- correr: a) o percurso ACB, pas- sando pelo vértice C; b) o percurso AMB, passando pelo ponto M, que é o ponto médio da aresta CD. Sabendo que a aresta do cubo mede 10 cm e considerando √2 = 1,4 e √5 = 2,2, qual dos dois percursos é mais curto? 02. Dois ciclistas partem do ponto P, no mesmo instante, se- guindo as direções indicadas na figura abaixo. A velocidade média de um é de 15 km/h e a do outro é de 20 km/h. após 4 horas, eles estarão nos pontos A e B, respectivamente. Nesse instante, qual será a distância entre eles? 03. (UGF – RJ) A medida de ED, indicada na figura, é: a) 5 √3 cm b) 6 cm c) 8 cm d) 10 cm e) 10 √3 cm 04. (UNAMA) A figura abaixo representa um barco atravessando um rio, partindo de A em direção ao ponto B. A forte cor- renteza arrasta o barco em direção ao ponto C, segundo um ângulo de 60°. Sendo a largura do rio de 120 m, a distância percorrida pelo barco até o ponto C, é: a) 240 √3 m b) 240 m c) 80 √3 m d) 80 m e) 40 √3 m 05. Obtenha o valor de x na figura a seguir, de acordo com as mediadas indicadas. a) 3 b) 5 c) 7 d) 9 e) 10 06. (VUNESP) Um pequeno avião deveria partir de uma cidade A rumo a uma cidade B ao norte, distante 60 quilômetros de A. Por um problema de orientação, o piloto seguiu er- radamente rumo ao oeste. Ao perceber o erro, ele corrigiu a rota, fazendo um giro de 120° à direita em um ponto C, de modo que o seu trajeto, juntamente com o trajeto que deveria ter sido seguido, formaram, aproximadamente, um triângulo retângulo ABC, como mostra a figura. Com base na figura, a distância em quilômetros que o avião voou partindo de A até chegar a B é: a) 30 √3 b) 40 √3 c) 60 √3 d) 80 √3 e) 90 √3 07. A figura mostra um poste, cravado verticalmente no solo e sustentado por dois cabos, que formam com a hori¬zontal ângulos a e b. Se os pontos de fixação dos cabos ao terreno, alinhados com a base do poste, distam uma medida d, a altura do poste pode ser calculada por: 08. (CESGRANRIO – RJ) Uma rampa plana de 36 m de com- primento faz ângulo de 300 com o plano horizontal. Uma pessoa que sobe a rampa inteira eleva-se verticalmente de: FONTE: http://www.empiliz.com/empilhadores.htm a) 36 m b) 18 m c) 18 3 m d) 12 m e) n.d.a Módulo I 8 a) 15 3m b) 12 3m c) 10 3m d) 20 3m e) 40 3m 09. O valor de x na figura é: 10. (PUC – SP) De um ponto A no solo, visam-se a base B e o topo C de um bastão colocado verticalmente no alto de uma colina, sob um ângulo de 30° e 45°, respectivamente. Se o bastão mede 4 m de comprimento, a altura da colina, em metros, é igual a: 11. Nos triângulos retângulos apresentados nos itens a seguir, são fornecidos um ângulo interno e a medida de um de seus lados. Determinar as medidas das incógnitas indicadas pelas letras. 12. A figura mostra um edifício que tem 15 m de altura, com uma escada colocada a 8 m de sua base ligada ao topo do edifício. O comprimento dessa escada é de: a) 12 m. b) 30 m. c) 15 m. d) 17 m. e) 20 m. 13. (ESPECEX 2005) Um topógrafo, querendo conhecer a altura de um penhasco, mediu a distância do ponto A até a beira do rio (ponto E), obtendo 20 metros. A largura do rio (EB) é desconhecida. A figura abaixo mostra os ângulos BÂC = 30º e BÊC = 60º. A altura do penhasco encontrada pelo topógrafo foi: 14. (Cesgranrio-RJ) Um disco voador é avistado, numa região plana, a uma certa altitude, parado no ar. Em certo instante, algo se desprende da nave e cai em queda livre, conforme mostra a figura. A que altitude se encontra esse disco vo- ador? Considere as afirmativas: l. a distância d é conhecida; ll. a medida do ângulo α e a tgα do mesmo ângulo são conhe- cidas. Então, tem-se que: a) a l sozinha é suficiente para responder à pergunta, mas a ll, sozinha, não. b) a ll sozinha é suficiente para responder à pergunta, mas a l, sozinha, não. c) l e ll, juntas, são suficientes para responder à pergunta, mas nenhuma delas, sozinha, o é. d) ambas são, sozinhas, suficientes para responder à per- gunta. e) a pergunta não pode ser respondida por falta de dados. 15. (Uesc-BA) Pretende-se construir uma rampa de menor compri¬mento d, ligando dois níveis diferentes de pisos, de modo que seu ângulo de inclinação a não seja maior que 20°. Se os pisos têm altura, respectivamente, de 2,8 m e 1,1 m em relação ao solo, e sendo sen 20° = 0,34, então o com- primento d que melhor satisfaz ao problema é: a) 3,4 m b) 4,4 m c) 5,4 m d) 6,4 m e) 7,4 m a) 3 m b)5 m c)5 3 m d)5( 3 1) m e)5( 3 3) m + + a) 3 b)2 c)2 3 d)2( 3 1) e)2( 3 3) + + ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ Módulo I M a te m á ti c a 1 9 C apítulo 2 Arcos de circunferÊncia Arcos côngruos e circunferência trigonométrica Aplicações do capítulo 2 OS VELÓDROMOS Velocidade olímpica – Disputada apenas por homens, é realizada por dois times de três ciclistas. As equipes largam de posições opostas do velódromo e na primeira volta são lideradas por um ciclista, que sai de cena quando a volta é completada.Na segunda volta, outro ciclista assume a ponta saindo da pista ao término do percurso. Na última etapa, o terceiro competidor com- pleta a prova e, em seguida, são somados os pontos dos três ciclistas para se estabelecer o vencedor. Fonte: www.canalolimpico.com.br Fonte: http://www.canalolimpico.com.br/artigos/a-historia-do-ciclismo-no-brasil-regras-e-infografico/ Seja uma circunferência de centro O a qual tomamos dois pontos distintos, A e B. A seguir, ainda sobre a circunferência, tomemos um terceiro ponto M, distinto dos anteriores. Relati- vamente a A e B, M apresenta duas possibilidades: a) Situar-se na parte assinalada na figura (o percurso mais curto entre A e B): ou b) Ao contrário, situar-se na outra parte, não assinalada (o percurso mais longo entre A e B). Dado dois pontos pertencentes à circunferência, eles dividem em duas partes. O sentido negativo é chamado de sentido horário e o sentido positivo é chamado de sentido anti – horário. MEDIDA DE ARCO As unidades mais utiliza- das na medição de arcos são o grau (°) e o radiano (rad). Estas medidas não levam em conside- ração ao tamanho da circunferên- cia, ou seja, uma circunferência de raio igual a 5 cm, por exemplo, possui 360° e uma circunferência de raio igual a 10 cm, por exem- plo, possui 360°. GRAU (°): Um arco mede 1 grau (1°) quando eqüivale a 1/ 360 da circunferência que o contém. RADIANO (rad): Um arco mede 1 radiano (1 rad) quando o seu comprimento é igual ao do raio da circunferência que o contém. * Qualquer circunferência possui 360° ou 2π rad CONVERSÃO DE MEDIDAS Já que, como unidade de medida, podemos utilizar tanto o grau como o radiano, precisamos aprender converter uma unidade na outra. Como qualquer circunferência tem 360° ou 2π rad, po- demos estabelecer a seguinte correspondência: 360° ⇔ 2π rad , simplificando por 2 temos: 180° ------------ πrad ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ Módulo I 10 COMENTÁRIO SOBRE RADIANO Se utilizarmos um objeto circular qualquer (a tampa de um vidro, por exemplo), um pedaço de barbante, uma tesoura e uma caneta, poderemos ob- servar a relação de radiano e sua correspondência com a circunferência. Primeiramente, cir- cunde o objeto com um barbante. Em seguida, corte o barbante de modo que seu comprimento corresponda a uma volta completa no obje- to; chame as extremidades de A e H. Pela extremidade A, estenda o barbante como um diâmetro sobre o objeto circular, obtendo o ponto C. Dobre ao meio o pedaço utilizado como diâmetro e você obterá o raio do objeto circular, localizando o ponto B. Você já terá dois raios marcados ( e ) no barbante. Continue fazendo marcas sucessivas, cada uma distan- do da anterior a medida do raio; serão localizados os pontos D, E, F e G. Terão sido feitas – até o ponto G, inclusive – seis marcas e sobrará um pedaço do barbante ( ), correspondente a cerca de 28% do raio. Esse fato significa que o raio “cabe” aproximadamente 6,28 vezes na respectiva circunferência. De volta ao objeto circular, circunde-o novamente com o bar- bante (você obterá uma marcação parecida com esta!). Tome, agora, um para qual- quer de pontos consecutivos (exce- to A e G) e una esses dois pontos (C e D, por exemplo) ao centro O. você terá obtido um arco CD de medida igual a 1 rad, bem como um ângulo central CÔD de medida também igual a 1 rad. 1 rad equivale aproximadamente 57°. Qualquer um dos arcos AB, BC, CD, DE, EF e FG que seja “retificado” fornecerá o raio da circunferência, uma vez que cada um deles mede 1 rad. Com bastante precisão, pode-se demonstrar que o raio “cabe” 6, 283184... vezes na circunferência; esse número irracional 6,283184... é conhecido como 2π. Assim, para se determinar o comprimento de uma circunferência, basta que seu raio seja conhecido: C = 2π . r, ficando claro também que numa volta com- pleta há 2π rad. AB BC GH Fonte: GELSON IEZZI, OSVALDO DOLCE, DAVID DEGENSZAJN, ROBERTO PÉRIGO, NILZE DE ALMEIDA, Matemática e Aplicações, Ed. Atual, Ens. Médio 2, 1ª Edição. Exemplo1: Determinar, em radianos, a medida do arco 60° Exemplo2: Determinar, em graus, a medida do arco Exemplo3: Determinar o valor do arco 30° em radianos. 3 rad 2 � ÂNGULO FORMADO PELOS PONTEIROS (HORA E MINUTO) DE UM RELÓGIO. Nesta parte da trigonome- tria é comum se depararmos com problemas sobre ângulos entre ponteiros de um relógio. Em geral, uma estratégia muito usada é aquela que com regra de três simples, mas também, podendo utilizar as funções. Exemplos de ângulo entre os ponteiros de um relógio: Como o relógio de ponteiros do tipo exemplificado acima, percebemos uma volta completa de 360º está dividida em 12 partes (horas) iguais, ou seja, cada arco entre horas consecutivas possui mesmo valor. Se dividirmos 360º por 12, teremos 30º para cada arco. Lembrete: 1º(um grau) corresponde a 60’ (sessenta minutos) 1’ (um minuto) corresponde a 60’’ (sessenta segundos) 1° = 60´ e 1´ = 60´´ A cada 60 minutos do ponteiro dos minutos, o ponteiro das horas gira 30°. 60 min ---------------- 30° Podemos encontrar o ângulo entre os ponteiros de um relógio através da expressão: θ = |60h-11m| , onde h repre- senta o valor de horas até 12 h e m representa os minutos. ¸ 60h 11m 2 = − Nota: Quando se deparamos com questões que pedem o menor ângulo, você deverá encontrar um ângulo que seja menor que 180°, caso contrário, encontre o replemento. Exemplo: resultado de uma questão foi 200°(não deixa de ser um ângulo entre os ponteiros), então o menor ângulo será 360° - 200° = 160°. Módulo I M a te m á ti c a 1 11 Exemplo: Determine o menor ângulo formado pelos ponteiros de um relógio quando ele marcar: a) 16h e 40 min. b) 15h e 30 min. c) 14h e 45 min. d) 13h e 55 min. RELAÇÃO DE ARCO E RAIO Neste caso, iremos estudar o comprimento do arco, logo, o tamanho da circunferência é levado em consideração. O comprimento de arco utiliza unidades de comprimento como cm, dm, mm, etc., enquanto a medida de arco utilizamos grau e radiano, onde não é levado em consideração o tamanho da circunferência que o contém. α± l R = OBSERVAÇÃO: MEDIDA DE ARCOS: π = 180° COMPRIMENTO DE ARCOS: π ≅ 3,14 CUIDADO! 180° é utilizado quando queremos transformar um arco de graus em radianos ou vice-versa. Quando tratamos de questões que envolvem comprimento de arco (unidades de comprimento) o valor de π é aproximadamente 3,14. Exemplo 1: Um carro movimenta-se em uma pista circular de raio igual a 600 m. Sabe-se que este carro descreve uma trajetória em forma de arco de circunferência de A até B, formando um ângulo central de 60°. Determine o comprimento em metros do arco AB. Exemplo 2: Erguido com US$ 1 bilhão, o World Trade Center – um mega condomínio de escritórios com 339 unidades espalha- das por 101 países – foi inaugurado em 1973, a poucas quadras de Wall Street, o coração financeiro do país. Suas torres de 417 e 415 metros e seus 110 andares “Os ataques terroristas provocaram uma pane nos sistemas de comunicação do país, isolaram os americanos do mun- do e congestionaram a conexão da aldeia global.” ocupavam a quarta e a quinta posições entre os edifícios mais altos do mundo. (fonte: Istoé – 12 de setembro de 2001) No atentado terrorista de 11 de setembro, o avião que bateu a torre de 415 m, fez que o ponto mais alto da própria descrevesse um arco de 5m. Qual foi o ângulo formado por este arco? Módulo I 12 CIRCUNFERÊNCIA TRIGONOMÉTRICA As limitações que o triângulo retângulo nos impõe na utilização das razões trigonométricas que estudamos até aqui são notórias:seus ângulos internos, passíveis de aplicação a essas relações, são agudos. Por motivos de limitações, iremos estender o conceito de razões trigonométricas aplicados aos arcos de circunferência, mantendo as propriedades já estudadas. O primeiro passo é definir uma circunferência importante chamada circunferência trigonométrica. Definição: Chama-se circunferência trigonométrica a toda circunferência orientada de raio unitário (r = 1), onde possui um ponto A que é a origem de todos os arcos. Nota: A circunferência trigonométrica é dividida em 4 partes iguais chamadas de quadrantes. Imagens – Matemática 8 – Pré vestibular, Ed. COC – Empreendimentos culturais LTDA, páginas 25 e 26. Exemplo: Determine os quadrantes dos arcos: a) 30º b) 100º c) 300º d) -120º e) -210º f) π 4 g) 2π 3 h) π 6 Curiosidade Fonte: http://blog.brasilacademico.com/2011/07/matematicos-querem-substituir-o-pi.html ARCOS CÔNGRUOS São arcos de mesma extremidade, diferenciando no número de voltas. Dois arcos são côngruos quando a diferença entre eles é um múltiplo de 360° (ou 2π). x = x0 + 360°.k, k ∈ Z ou x = x0 + 2kπ, k ∈ Z (em graus) (em radianos) x0 – 1° determinação (positiva ou negativa, depende do sentido) k – representa o número de voltas x – representa o “arco final” Exemplo: Num teste de um novo modelo de carro em uma pista circular como mostra a figura, foi registrado voltas que totalizaram 1500º de um determinado. Relacionando o arco medido em um ciclo trigonométrico, determine: A pista circular de testes da Porsche em Weissach, na Alemanha, década de 1970 a) O número de voltas completas b) A 1ª determinação positiva c) A 1ª determinação negativa d) A equação dos arcos côngruos em graus Módulo I M a te m á ti c a 1 13 Comentário Exercícios de aprendizagem–capítulo 1 01. Determine os quadrantes dos arcos abaixo: a) 60° b) 230° c) – 30° d) π/4 e) – 200° 02. Qual a primeira determinação positiva do arco 800°? 03. Quantos radianos percorre o ponteiro dos minutos de um relógio em 50 minutos? a) 16π 9 b) 5π 3 c) 4π 3 d) 4π 2 e) 3π 3 04. Expresse, em radianos, os arcos abaixo: a) 30° b) 60° c) 270° d) 100° 05. Determine a primeira determinação positiva dos arcos abaixo: a) 400° b) 1080° c) 13π/ 2 d) 17π/ 3 06. Expresse, em graus, os arcos abaixo: a) π b) 2π c) π d) π 07. Determine o comprimento do arco de circunferência de raio 40 cm quando submetido a um ângulo central 45°. 4 3 18 20 08. Enquanto a tartaruga pronunciava sua pergunta, o co- elho se distanciou 16,66 m, na pista circular de 31,83 m de raio. Determine a medida, em radiano, do arco imediatamente após o término da infeliz pergunta. 09. Um pêndulo de 10 cm de comprimento oscila entre A e B através de um ângulo de 10°. Qual é o comprimento da trajetória descrita pela sua extremidade entre A e B? 10. Determine o menor ângulo formado pelos ponteiros de um relógio quando ele marcar: a) 4h e 40 min b) 14h e 30 min c) 10h e 15 min d) 12h e 30 min 11. (UFRGS-RS) Dentre os desenhos a seguir, aquele que representa o ângulo que tem medida mais próxima de 1 radiano é: 12. (MACKENZIE-SP) O segmento OA descreve um ângulo de 30° em torno da origem, como indica a figura. Ado- tando π = 3, a distância percorrida pelo ponto A é: a) 2,5 b) 5,5 c) 1,7 d) 3,4 e) 4,5 Módulo I 14 C apítulo 3 13. (UFRS) Qual é a expressão geral, em radianos, dos arcos de extremidades nos pontos indicados? 14. Uma banheira tem o formato de uma semi–esfera de 6 m de diâmetro. Uma criança deixa cair uma bola de borracha pelo interior da banheira quando ela estava vazia, conforme a figura abaixo: Sabendo que o ângulo θ é igual a 60° e considerando o valor de π ≅ 3,14, podemos concluir que, o trajeto percorrido pela bola tem comprimento aproximada- mente igual a: a) 3,70 m b) 3, 0 m c) 2,30 m d) 3,14 m e) 31,40 m 15. As duas polias da figura giram simultaneamente em torno dos respectivos centros, por uma correia inex- tensível. Quantos graus deve girar a maior polia para que a menor dê uma volta completa? 16. (U.F. Ouro Preto – MG) Um ciclista de uma prova de resistência deve percorrer 500 km em torno de uma pista circular de raio 200 m. o número aproximado de voltas que ele deve dar é: a) 100 b) 200 c) 300 d) 400 e) 500 17. (Fafi/ Fabrai – MG) Considerando que π ≅ 3,14, o nú- mero de votas completas que uma roda de raio igual a 40 cm, incluindo o pneu, dará para que o automóvel se desloque 1 quilômetro será de: a) 290 b) 398 c) 2000 d) 3980 e) 2189 Vamos ampliar as definições de seno, cosseno e tangente que eram aplicadas no triângulo retângulo para a circunferência trigonométrica. Funções trigonométricas Seno, cosseno e tangente Aplicações do capítulo 3 Espécie de braço (manipulador) robótico da Estação Espacial Internacional. É possível operar o braço con- trolando o ângulo de suas juntas. O cálculo da posição final do astronauta no final do braço requer uma série de aplicações de funções trigonométricas em função desses ângulos. Extraído em 27/11/2011 www.dmm.im.ufrj.br/projeto/rived/modulo_trigonometria2/index.htm INTRODUÇÃO Módulo I M a te m á ti c a 1 15 “Sem sono” “Com sono” Como o raio da circunferência trigonométrica é igual a 1, o valor máximo admitido é 1 e o valor mínimo admitido é – 1. Então podemos concluir que uma função seno ou uma função cosseno admite valores pertencentes ao intervalo [ -1, 1] que é chamado de imagem da função. COMENTÁRIO SOBRE DOMÍNIO E IMAGEM Em matemática, se x e y são duas variáveis tais que para cada valor atribuído a x existe, em correspondência, um único valor para y, dize- mos que y é uma função de x. No eixo x (Eixo das abscissas) estão os elementos do conjunto domínio e no eixo y (Eixo das ordenadas) estão os elementos do conjunto imagem. O conjunto imagem é representado pelos elementos do eixo y que possui corres- pondência direta com o gráfico através dos elementos do eixo x Comentário sobre os pontos notáveis da circunferência trigonométrica Como já vimos anteriormente, os arcos côngruos pos- suem mesma extremidade, mas diferenciam no número de vol- tas. Desta maneira podemos observar que para um determinado arco, o seu côngruo terá mesmo valor para a função desejada. Veja na circunferência. Exemplos resolvidos: 01. Determine o valor de y: a) b) 02. Determine o valor de: a) b) Módulo I 16 FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS Fonte: http://tomasf-rodrigues-cfq-8c.blogspot.com/2011_06_01_archive.html As ondas electromagneticas não necessitam de um, meio material para se propagarem, propagam-se “no vazio”. FUNÇÃO SENO (f(x) = senx) Denominamos uma função seno a função f: ℜ → ℜ que associa cada número real x ao seu seno. Domínio: R Imagem: [ -1, 1] ou {y ∈ R/ - 1 ≤ y ≤ 1} Período: 2π FUNÇÃO COSSENO (f(x) = cosx) Denominamos uma função cosseno a função que associa cada número real x ao seu cosseno. Domínio: R Imagem: [ -1, 1] ou {y ∈ R/ - 1 ≤ y ≤ 1} Período: 2π Comentário Sabemos que uma função seno ou cosseno possuem um gráfico padrão, para cada um deles, mas que pode ser de certa forma, alterado. Isso acontece por motivos de valores externos que alteram sua imagem. Veja os casos mais comuns: OBSERVAÇÃO De modo geral, as funções seno e cosseno possuemimagem representada pelo intervalo [- 1, 1] e possui período 2π. Mas a imagem e o período podem ser alterados. Considere as seguintes funções Os valores a e b alteram a imagem a da função. a é responsável para “deslocar o eixo prin- cipal”, ou seja, um eixo de referência. Este eixo é paralelo ao eixo das abscissas, translada o gráfico para cima e para baixo. b é amplitude do gráfico. Número de unida- des que o gráfico aumenta ou diminui para o máximo ou para o mínimo, em relação a um eixo principal. Módulo I M a te m á ti c a 1 17 ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ f x x( ) .cos( )= +2 7 2 π K altera o período da função. Dependendo do valor de k, o gráfico pode comprimir ou expandir. O número que soma, subtrai, multiplica ou divide a fun- ção altera a imagem e o número que multiplica a variável altera o período. Podemos encontrar o período da função através da fórmula onde k representa o número que multiplica o x (variável). Quando igualamos kx + m = 0, encontraremos o valor de x que será o “arco inicial”. Exemplo: Determine o domínio, imagem, período e esboce o gráfico da função f(x) = 3.sen2x. Solução Domínio: Df = R Imagem: O número 3 está multiplicando a função, então [-1,1] será multiplicado por 3, logo, Imf = [-3, 3] Período: Pela fórmula acima do período temos logo, Pf(x) = π Achando os arcos côngruos, igualando com os pontos notáveis. 2x = 0 ⇒ x = 0 , 2x = π/2 π x = π/4 2x = π ⇒ x = π/ 2 , 2x = 3π/2 ⇒ x = 3π/4 2x = 2π ⇒ x = π 3 é o máximo e – 3 é o mínimo. Comentário Antes de estudarmos o período da função f(x) = senx, vamos considerar algumas definições que irão auxiliar em nossa análise. Sabendo que sen(x + 2π) = senx, então o período da função f(x) = senx é 2π. Isto explica o fato de o gráfico ser uma repetição senóides de 2π em 2π. Função seno. Função cosseno Exemplo: Determine a imagem e o período das funções abaixo. a) b) c) d) e) f) g) h) Módulo I 18 i) FUNÇÃO TANGENTE (f(x) = tgx) Denominamos uma função tangente à função f : A → ℜ, ond e que associa cada número real x ∈ A, a sua tangente. Domínio: Imagem: R Período: π Comportamento da função: O comportamento do gráfico da função tangente está entre e , sendo que nestes pontos e seus côngruos, não existe tangente. De uma forma resumida, temos o domínio, imagem e período das funções seno, cosseno e tangente, de acordo com o gráfico a seguir: Exemplos resolvidos: 01. Esboçar o gráfico de f(x) = 2 + senx. 02. Esboçar o gráfico de f(x) = - 1 + senx. 03. Esboçar o gráfico de f(x) = sen(2x). Vamos calcular o perído da função e dividir por 4. Desta forma, encontraremos uma constante que nós auxiliará para determinar os pontos no eixo das abscissas. (Neste caso, o perído da função é alterado e o gráfico será repetido de π em π.) Agora vamos dividir o período por 4, encontraremos . Será razão de uma P.A. Temos: Perceba que neste caso, o gráfico original foi comprimido, não alterando a imagem e domínio. tgx senx cosx = Módulo I M a te m á ti c a 1 19 Exercícios de aprendizagem–capítulo 3 04. Esboçar o gráfico da função . 05. Esboçar o gráfico da função . 01. Determine o domínio, imagem e período das funções abaixo: a) b) c) d) 02. Esboce o gráfico das funções abaixo: a) f(x) = 5.sen2x b) f(x) = 4.cos3x c) 03. Determine os valores das expressões abaixo: a) b) c) 04. Uma máquina produz diariamente x dezenas de certo tipo de peça. Sabe-se que o custo de produção C(x) e o valor de venda V(x) são dados, aproximadamente, em milhares de reais, respectivamente, pelas funções: e , com Determine o lucro, em reais, obtido na produção de 3 dezenas. 05. Estudando-se o fluxo de água em um ponto do estuário de um rio, determinou-se que a água flui para o oceano na vazão V, em milhões de litros por hora, em função do tempo t, em horas, de acordo com a equação: Em que A, B e W são constantes reais positivas, e . A vazão na qual a água flui do rio para o oceano varia por causa das mares. Na maré baixa, a água flui mais rapidamente, com vazão máxima de vinte milhões de litros por hora e na maré alta, ela flui mais lentamente, com vazão mínima de quatro milhões de litros por hora. Nessa região, o tempo entre duas mares altas é igual a 12 horas e 24 minutos. Com base nessas informações: a) Calcule os valores dos coeficientes A e B b) Calcule o período em minutos, da vazão V e depois o coeficiente W 06. (Cefet – PR) Sejam as funções f(x) = 2.sen(x) e g(x) = sen(2.x). A respeito delas, pode-se afirmar que: a) O período de f(x) é o dobro do período de g(x). b) As funções f(x) e g(x) possuem os mesmos zeros. c) O máximo de f(x) é igual ao máximo de g(x). d) O máximo de g(x) é dobro do máximo de f(x). e) O período de g(x) é o dobro do período de f(x). 07. Um físico, estudando o movimento de uma partícula, concluiu que a velocidade v dessa partícula, em cm/s, em função do tempo t, em s, é determinada por uma função do tipo v = a. sen kt, cujo gráfico é: Desse mo, pode-se afirmar que: a) a. k = 10 b) a. k = - 10 c) a. k = 20 d) a. k = - 20 e) a = 10k 08. (U.Católica-DF) Admitindo que em um determinado lugar a temperatura média diária T (em °C) e a intensi- dade média diária I da radiação solar, num período de s semanas, a partir de 1º de janeiro de um determinado ano, possam ser expressas por: e Analise as afirmativas abaixo, colocando V ou F, confor- me sejam verdadeiras ou falsas. ( ) Num período de 16 semanas, contadas a partir de 1º de janeiro, a temperatura média diária é igual a 16°C. ( ) Num período de 11 semanas, a intensidade média diária da radiação vale 400. ( ) Num período de 18 semanas, contadas a partir de 1º de janeiro, a temperatura média diária atinge seu valor máximo. ( ) Se Im(T) e Im(I) indicam o conjunto imagem de T e o conjunto imagem de I, respectivamente, então Im(I) ⊂ Im(T). Módulo I 20 01. (UFES) O gráfico da função , para é: 02. O PIB (Produto Interno Bruto) de um país, em bilhões de dólares, é dado por: , onde: x = 0 corresponde ao ano de 1998; x = 1 corresponde ao ano de 1999; x = 2 corresponde ao ano de 2000 e assim por diante. Sendo assim, o valor do PIB do ano 2018 é: a) 1800 bilhões de dólares b) 1810 bilhões de dólares c) 1820 bilhões de dólares d) 1830 bilhões de dólares e) 1840 bilhões de dólares 03. (Adaptado – Manoel Paiva) Saúde e bem estar Em um modelo para descrever o processo respiratório, considera-se que o fluxo de ar F na traquéia, em ambos os sentidos (inspiração e expiração), e a pressão interpleural P – pressão existente na caixa torácica produzida pelo diafragma e por músculos intercostais – são funções periódicas do tempo t, havendo entre elas uma diferença de fase. Essas funções são descritas, para t > 0, por: em que K, A, B e C são constantes reais positivas e ω é a freqüência respiratória. Podemos concluir que o período e a imagem que o gráfico do Fluxo de ar, em um osciloscópio, irá formar (para ω > 0) é: a) b) c) d) e) 04. (U. E. Londrina-PR) O gráfico abaixo corresponde à função: a) b) c) d) e) y 2.senx= y sen2x= y sen x 2 = y senx 2= + y sen4x= Módulo I M a te m á ti c a 1 21 05. (UEPA – 2004)Os praticantes de COOPER balançam seus braços ritmicamente, enquanto correm, para frente e para trás, descrevendo uma oscilação completa em de segundo, conforme figura abaixo. O ângulo θ varia em função do tempo t, em segundos, aproximadamente, de acordo com a equação: Movimento dos braços para trás e para frente Tomando por base os dados acima, podemos afirmar que o maior valor assumido pelo ângulo θ é: a) 15º b) 20º c) 25º d) 30º e) 45° 06. (PSS 2 – 2008) O gráfico da função f por é: a) b) c) d) e) Testes de vestibulares/ Enem/ Desafios 01. Dado o gráfico de uma função f(x), é correto afir¬mar que: a) f(x) = sen x b) f(x) = cos x c) f(x) = tg x d) f(x) = sen2 x e) f(x) = cos2 x 02. Dado o gráfico de uma função f(x), é correto afir¬mar que: a) f(x) = sen x b) f(x) = cos x c) f(x) = tg x d) f(x) = sen2 x e) f(x) = cos2 x 03. Dado o gráfico de uma função f(x), é correto afirmar que: a) f(x) = sen x b) f(x) = cos x c) f(x) = tg x d) f(x) = sen2 x e) f(x) = cos2 x 3 4 Módulo I 22 04. (UFES) O gráfico da função f(x) = cosx+|cosx| , para x ∉ [ 0,2π] é: 05. As duas polias da figura giram simultaneamente em torno dos respectivos centros, por uma correia inex- tensível. Quantos graus deve girar a maior polia para que a menor dê uma volta completa? 06. (PSS 2 – 2007) Um engenheiro, responsável pela cons- trução de uma pista de atletismo circular de 400m, 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 400m entre sua linha de largada e a linha de chegada, dentro de uma faixa de 1m 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 α de, aproximadamente, 0,457 ra- dianos 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 2π = 6,28, o comprimento, apro- ximado, do arco entre a linha de chegada e a linha de largada do sétimo corredor é a) 41,25 m b) 35,11 m c) 36,12 m d) 38,15 m e) 40,10 m 07. Na figura abaixo, a seguir é igual a: a) 1 b) 5 3 c) √3 2 d) √2 2 e) 2 Módulo I M a te m á ti c a 1 23 08. (PSS 2 – 2009) Se y = a + cos (x+b) tem como gráfico 09. (PSS 2 – 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 θ o ângulo que a haste faz com a reta vertical 0Y (Veja figura abaixo). Observemos que θ=θ(t) , isto é, θ é função do tempo t ≥ 0. O movi- mento do pêndulo, para pequenas oscilações, é regido pela equação 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 θ(t) = 0 , são dados por: a) b) c) d) e) 10. (PSS 2 – 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 ocu- pando 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 entre as distâncias daTerra à Lua e da Terra ao Sol”. Módulo I 24 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, aproxi- madamente, a) 2.500.000 km b) 3.800.000 km c) 34.600.000 km d) 147.000.000 km e) 7.000.000.000 km 11. (UEPB) As funções seno e co-seno são representadas, respectivamente, por duas curvas chamadas de senói- de e co-senóide. De acordo com o gráfico a seguir, os valores de x que satisfazem a desigualdade sen x > cos x são: 12. Os triângulos que aparecem na figura da esquerda são retângulos e os catetos OA1, A1A2, A2A3, A3A4, A4A5,... A9A10 têm comprimento igual a 1. a) Calcule os comprimentos das hipotenusas OA2, OA3, OA4 e OA10. b) Denotando por On o ângulo (AnOAn + 1), conforme figura da direita, descreva os elementos a1, a2, a3 e a9 da seqüência (a1, a2, a3, ... a8, a9), sendo an = sen (θn) 13. (FUVEST – SP) No quadrilátero ABCD da figura abaixo, E é um ponto sobre o lado tal que o ângulo mede 60° e os ângulos e são retos. Sabe-se ainda que e . Determine a medida de . 14. A figura representa uma fileira de n livros idênticos, em uma estante de 2 metros e 20 centímetros de compri- mento. AB = DC = 20 cm AD = BC = 6 cm Nas condições dadas, n é igual a: a) 32 b) 33 c) 34 d) 35 e) 36 Módulo I M a te m á ti c a 1 25 15. (UFSCar-SP) A seqüência de figuras mostra um único giro do ponto A, marcado em uma roda circular, quan- do ela rola, no plano, sobre a rampa formada pelos segmentos RQ e QP. Além do que indicam as figuras, sabe-se que o raio da roda mede 3 cm, e que ela gira sobre a rampa sem deslizar em falso. Sendo assim, o comprimento RQ + QP da rampa, em cm, é igual a: a) 5π + 2√3 b) 4π + 3√5 c) 6π + √3 d) 7π - √3 e) 8π - 3√5 16. (ENEM 2010) Um satélite de telecomunicações, t mi- nutos após atingido sua órbita, está a r quilômetros de distância do centro da Terra. Quando r assume seus valores máximo e mínimo, diz-se que o satélite atingiu o apogeu e o perigeu, respectivamente. Suponha que, para esse satélite, o valor de r em função de t seja dado por: Um cientista monitora o movimento desse satélite para controlar o seu afastamento do centro da Terra. Para isso, ele precisa calcular a soma dos valores de r, no apogeu e perigeu, representada por S. O cientista deveria concluir que, periodicamente, S atinge o valor de: a) 12 765 km b) 12 000 km c) 11 730 km d) 10 965 km e) 5 865 km 17. 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 perpendicu- lares à rampa, o poste projeta sobre essa rampa uma sombra de 2,3 m de comprimento. Calcule a altura do poste. (Dados: sen 28° = 0,46, cos 28° = 0,88 e tg 28° = 0,53.) 18. (ENEM 2011) Para determinar a distância de um barco até a praia, um navegante utilizou o seguinte procedi- mento: a partir de um ponto A, mediu o ângulo visual α fazendo mira em um ponto fixo P da praia. Mantendo o barco no mesmo sentido, ele seguiu até um ponto B de modo que fosse possível ver o mesmo ponto P da praia, no entanto sob um ângulo visual 2α. A figura ilustra essa situação: Suponha que o navegante tenha medido o ângulo α = 30º e, ao chegar ao ponto B, verificou que o barco havia percorrido a distância AB = 2000 m. Com base nesses dados e mantendo a mesma trajetória, a menor distância do barco até o ponto fixo P será: a) b) c)d) e) 19. (UFMT) Para determinar a altura de um morro, um topógrafo adotou o seguinte procedimento: • Escolheu dois pontos A e B, situados no mesmo plano vertical que passa por C; • Mediu a distância AB encontrando 162 m; • Com auxílio de um teodolito mediu os ângulos α, β e λ, encontrando, respectivamente, 60º, 90º e 30º. A figura ilustra o procedimento descrito. Qual altura do morro (h), em metros, encontrada pelo topógrafo? 20. A Polícia Federal localizou na floresta Amazônica uma pista de pouso clandestina com as seguintes caracte- rísticas: • A pista media 300 m de comprimento era plana e horizontal; • No final da pista havia uma árvore de 30 m de altura, conforme a figura. Determine a tgα, sabendo que o avião passa exatamen- te 10 m acima da árvore. a) 1/6 b) 1/5 c) 1/4 d) 1/3 e) 1/2 r t 5865 1 0,15 cos 0,06t ( ) = + × ( ) 1000 m 1000 3 m 2000 3 3 m 2000 m 2000 3 m Módulo I 26 21. João e Maria costumavam namorar atravessando um caminho reto que passava pelo centro de um canteiro circular, cujo raio mede 5m. Veja a figura 1. Certo dia, após uma desavença que tiveram no ponto de partida P, partiram emburrados, e, ao mesmo tempo, para o ponto de chegada C. Maria caminhou pelo diâmetro do canteiro e João andou ao longo do caminho que margeava o canteiro (sobre a circunferência), cuidando para estar, sempre, à “mesma altura” de Maria, isto é, de modo que a reta MJ, formada por Maria e João, ficasse sempre perpendicular ao diâmetro do canteiro. Veja a figura 2 Quando a medida do segmento PM, percorrido por Maria, for igual a 7,5 = 5 + metros, o comprimento do arco de circunferência PJ, percorrido por João, será igual a : a) b) c) d) e) 22. (UFPB) O ângulo, sob o qual um observador vê o topo de um prédio de 88 m de altura, duplica quando esse observador se aproxima 110 m do prédio, e triplica quando ele se aproxima mais 50 m. Neste instante, a distância entre o observador e o prédio é: a) 50 m b) 22 m c) 176 m d) 16 m e) 18 m 23. (ENEM 2009) Rotas aéreas são como pontes que ligam cidades, estados ou países. O mapa a seguir mostra os estados brasileiros e a localização de algumas capitais identificadas pelos números. Considere que a direção seguida por um avião AI que partiu de Brasília-DF, sem escalas, para Belém, no Pará, seja um segmento de reta com extremidades em DF e em 4. SIQUEIRA, S. Brasil Regiões. Disponível em: www.santiagosiqueira.pro.br. Acesso em: 28 jul. 2009 (adaptado). Suponha que um passageiro de nome Carlos pegou um avião AII, que seguiu a direção que forma um ângulo de 135º graus no sentido horário com a rota Brasília-Belém e pousou em alguma das capitais brasileiras. Ao desembarcar, Carlos fez uma conexão e embarcou em um avião AIII, que seguiu a direção que forma um ângulo reto, no sentido anti-horário, com a direção seguida pelo avião AII ao partir de Brasília-DF. Considerando que a direção seguida por um avião é sempre dada pela semir- reta com origem na cidade de partida e que passa pela cidade destino do avião, pela descrição dada, o passageiro Carlos fez uma conexão em a) Belo Horizonte, e em seguida embarcou para Curitiba. b) Belo Horizonte, e em seguida embarcou para Salvador. c) Boa Vista, e em seguida embarcou para Porto Velho. d) Goiânia, e em seguida embarcou para o Rio de Janeiro. e) Goiânia, e em seguida embarcou para Manaus. 24. (UERJ 2002) A extremidade A de uma planta aquática encontra-se 10 cm acima da superfície da água de um lago (fig.1). Quando a brisa a faz balançar, essa extre- midade toca a superfície da água no ponto B, situado a 10 √3 cm do local em que sua projeção ortogonal C, sobre a água, se encontrava inicialmente (fig. 2). Considere OA, OB e BC segmentos de retas e o arco AB uma trajetória do movimento da planta. a) Qual a profundidade da lagoa? b) Qual o comprimento do arco AB? 5 2 Módulo I M a te m á ti c a 1 27 25. (PRISE) Um arquiteto desenvolve um projeto para captação de águas pluviais, conforme a figura acima. A bomba sugerida nesse projeto injeta um valor máximo de volume (V) de água igual a 4 litros, no intervalo de tempo (t) de 0 a 2 segundos . O rendimento dessa bomba é dado pela expressão algébrica O gráfico que melhor representa o volume (V) de água injetado, em função do tempo (t), é: 26. Nos X-Games Brasil, em maio de 2004, o skatista brasileiro Sandro Dias, apelidado “Mineirinho”, conseguiu realizar a ma- nobra denominada “900”, na modalidade skate ver- tical, tornando-se o se- gundo atleta no mundo a conseguir esse feito. A denominação “900” refere-se ao número de graus que o atleta gira no ar em torno de seu próprio corpo, que, no caso, corresponde a: a) uma volta completa. b) uma volta e meia. c) duas voltas completas. d) duas voltas e meia. e) cinco voltas completas. 27. (UFPA) O igarapé Tucunduba separa geograficamente o Campus Universitário do Guamá – 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 acon- tecem: a maré está muita baixa e o barco não pode navegar; 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 metro 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 dezesseis 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 + B.sen(Ct + D), onde t é o tempo e A, B, C e D são constantes, o primeiro ho- rário, após as dez horas, e o último horário, antes das dezesseis horas, em que o barco São Benedito poderá passar por debaixo da ponte são, respectivamente, a) 10h30min e 15h30min. b) 11h e 15h. c) 11h30min e 14h30min. d) 12h e 14h. e) 12h30min e 13h30min. 28. (PRISE) Em protesto ao Plano de Reforma Agrária, não realizada pelo governo Federal, um grupo de trabalha- dores pertencentes ao MST, partiu em direção a uma fazenda, situada numa região próxima, na intenção de invadi-la. Após percorrerem certa distância pararam em um cruzamento porque alguns dos trabalhadores se manifestaram em dúvida quanto ao caminho a ser seguido. Após longa discussão, cinco afirmações foram feitas, sendo que apenas uma delas é a correta, pois, o caminho a ser seguido tinha a mesma direção e sentido do anterior. A afirmação correta foi: a) Girando 8π rad, seguiremos na mesma direção e sentido. b) Girando , seguiremos na mesma direção e sentido contrário. c) Girando , seguiremos na mesma direção e sen- tido. d) Girando , seguiremos na mesma direção e sentido contrário. e) Girando 5π rad, seguiremos na mesma direção e sentido. 0 t 2≤ ≤( ) Módulo I 28 29. (MACKENZIE – SP) Em [0, 2π], a melhor representação gráfica da função real definida por é: 30. (UEPA 2012) As construções de telhados em geral são feitas com um grau mínimo de inclinação em função do custo. Para as medidas do modelo de telhado re- presentado 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) b) c) d) e) 31. (UEPA 2012) Os desfiles de moda parecem impor impli- citamente 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 osci- latório do andar feminino pode ser avaliado a partir da variação do ângulo ϴ, conforme ilustrado na figura abaixo, ao caminhar uniformemente no decorrer do tempo (t). Um modelo matemático que pode repre- sentar esse movimento oscilatório do andar feminino é dado por: Nestas condições, o valor de é: a) b) c) d) e) (Fonte: http://www.google.com.br/search?hl=PT – Acesso em 9 de setembro de 2011 – Texto adaptado) 32. (UERJ 2000) Observe a bicicleta e a tabela trigonométrica. Os centros das rodas estão a uma distância PQ igual a 120 cm e os raios PA e QB medem, respectivamente, 25 cm e 52 cm. De acordo com a tabela, o ângulo AÔP tem o seguinte valor: a) 10º b) 11º c) 12º d) 13º e) 14º 11 Capítulo 11 Capítulo 22 Matemática 2 • Introdução: Fatorial • Princípio Fundamental da Contagem (P.F.C) ou Princípio Multiplicativo • Aplicações • Introdução de Agrupamentos • Arranjo, Combinação e Permutação • Aplicações do capítulo 2 Módulo Módulo I 30 • FATORIAL • INTRODUÇÃO PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA CONTAGEM OU PRINCÍPIO MULTIPLICATIVO • APLICAÇÕES Aplicar o teorema fundamental da contagem; Uti- lizar as fórmulas de agrupamentos; Aplicar o teorema fundamental da contagem na resolução de problemas sobre agrupamentos com elementos distintos ou repetidos; Utilizar as fórmulas de agrupamentos simples na resolução de problemas. Módulo I 31 1 INTRODUÇÃO – FATORIAL Seja n um número inteiro não negativo (n ∈ N). Defi- nimos fatorial de n (e indicamos por n!) por meio da relação: n! = n.(n - 1).(n - 2).(n - 3) ..... 3.2.1 para n ≥ 2 OBSERVAÇÃO • 1! = 1 • 0! = 1 Calcule: a) 3! b) 4! c) 5! d) 7! + 4! + 3! e) f) g) h) i) Solução a) 3! = 3.2.1 = 6 b) 4! = 4.3.2.1 = 24 c) 5! = 5.4.3.2.1 = 120 d) 7! + 4! + 3! = 7.6.5.4.3.2.1 +4.3.2.1 + 3.2.1 = 5040 e) f) g) h) i) APLICAÇÕES – FATORIAL 01. Calcule o valor de: a) 8! b) (13 - 6)! c) (3 + 2.4 - 5)! d) e) f) 02. Simplifique as expressões: 03. Resolva as equações: 04. (UFPA) Simplificando , obtemos: 05. (V. UNIF.RS) A expressão , com n natural estritamente positivo, vale: 06. Assinale verdadeiro ou falso: 07. Classifique em verdadeiro (V) ou falso (F): 08. (VUNESP) Dados os números n e m ∈ N: 09. (UNIMONTES – MG) A solução da equação (3x - 5)!= 1 é: 10. (UNICAP – PE) O valor de n em (n - 7)! = 120 é: a) 12 b) 13 c) 14 d) 15 e) 16 Exemplos resolvidos 10! 9! 10! 8! 12! 9! 3! n 3 ! n 2 ! −( ) −( ) n 3 ! n! +( ) 10! 9! 10.9! 9! 10= = 10! 8! 10.9.8! 8! 90= = 12! 9! 3! 12.11.10.9! 9!.3.2.1 220= = n 3 ! n 2 ! n 3 n 2 n 3 ! 1 n-2 −( ) −( ) = −( ) −( ) −( ) = ! n 3 ! n! n 3 n 2 n 1 n! n! n 3 n 2 n 1 +( ) = +( ) +( ) +( ) = +( ) +( ) +( ) 8! 5! 6! 9! 8! 6! 4! 10! 10! 7! 2.5! 12! Módulo I 32 Extraído em 10/12/2011 http://francisco-scientiaestpotentia.blogs- pot.com/2010_11_01_archive.html Exemplos resolvidos 11. O valor de n que satisfaz a igualdade (n + 2)(n + 1)N!=720 é: a) 1 b) 2 c) 4 d) 6 e) 7 12. (UNICAP – PE) O valor de n na equação é: a) 1 b) 2 c) 4 d) 6 e) 7 13. (UEL PR – 2003) Tome um quadrado de lado 20 cm (figura 1) e retire sua metade (figura 2). Retire depois um terço do resto (figura 3). Continue o mesmo proce- dimento, retirando um quarto do que restou, depois um quinto do novo resto e assim por diante. Desse modo, qual será a área da figura 100? a) 0 b) 2 cm2 c) 4 cm2 d) 10 cm2 e) 40 cm2 PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA CONTAGEM (P.F.C) ou PRINCÍPIO MULTIPLICATIVO. Estratégias e procura de novas possibilidades são ferra- mentas utilizadas por jogadores de dominó. Estimar as combi- nações possíveis de uma nova jogada está ligado aos conceitos de análise combinatória. O que é Combinatória? O que é Análise Combinatória ou simplesmente Combinatória? A maior parte dos alunos do ensino médio responderia que ela é o estudo das combinações, arranjos e permutações. Isso, no entanto é uma resposta parcial pois, embora combinações, arranjos e permutações façam parte da Análise Combinatória, são conceitos que permitem resolver um tipo de problema desta parte. De maneira mais geral, podemos dizer que a Análise é a parte da matemática que analisa estruturas e relações discretas. (Análise Combinatória e Probabilidade – Morgado/ PitombeiraS/ Paulo César/ Fernandez – SBM) Suponha a seguinte situação: Sabrina foi convidada para par- ticipar de uma festa na Estação das Docas e para isto, deveria trajar-se adequadamente para ocasião. Sabe-se que ela dispõe de 3 camisas, duas bermudas e 2 pares de sandálias. De quantas maneiras diferentes Sabrina poderia se arrumar de modo a usar uma camisa, uma bermuda e um par de sandálias? Situações deste tipo são discutidas em matemática na parte da Análise Combinatória. Existem estratégias para ajudar conseguir as respostas como vamos ver a seguir: Suponhamos que uma ação seja constituída de duas etapas sucessivas. A 1ª etapa pode realizada de n maneiras distintas. Para cada uma dessas possibilidades, a 2ª etapa pode ser realizada de m maneiras distintas. Então, o número de se efetuar a ação completa é dado por m.n. Esse princípio pode ser generalizado para ações consti- tuídas de mais de duas etapas sucessivas. 01. Há quatro estradas ligando as cidades A e B, três es- tradas ligando as cidades B e C. De quantas maneiras diferentes pode-se ir de A a C, passando por B? Módulo I 33 Solução 02. Para irmos da cidade A até a cidade C, obrigatoriamente passamos pela cidade B. Três companhias de ônibus cobrem o percurso entre A e B e 2 companhias de aviação ligam B e C. De quantos modos diferentes é possível viajar de A até C? Solução 1ª etapa: 3 companhias de ônibus 2ª etapa: 2 companhias de aviação 3.2 = 6 maneiras diferentes. 03. Se uma pessoa tem 4 calças diferentes e 3 camisas diferentes, de quantas formas diferentes ela pode se vestir? Solução 04. Três companhias de ônibus e 2 companhias de aviação cobrem o percurso entre as cidades A e B. De quantos modos diferentes podemos viajar entre essas duas cidades? Solução Como neste caso, os acontecimentos independem um do outro, isto é, viajar de ônibus ou de avião é uma opção, não interferindo uma ocorrência na outra, o princípio fundamental da contagem (P.F.C) não é válido. 3 maneiras, se formos de ônibus; 2 maneiras, se formos de avião. Assim, há 5 maneiras diferentes para irmos de A até B. 05. (EEP – SP) Utilizando-se 4 cores distintas, de quantas formas pode-se pintar uma bandeira formada por lis- tras verticais, sabendo-se que duas listras vizinhas não podem ser de mesma cor? a) 24 b) 108 c) 124 d) 324 e) 256 Solução 1º) Escolha da cor da 1ª lista: 4 possibilidades 2º) Escolha da cor da segunda lista (não serve a cor es- colhida na 1ª lista, pois ela é vizinha da segunda): 3 possibilidades 3º) Escolha da cor da 3º lista: deveríamos escolher apenas duas cores, após a escolha da cor da segunda lista, po- rém a 1ª lista não é vizinha da 3ª lista, logo, podemos utilizá-la na 3ª: 3 possibilidades 4º) Na última poderemos repetir a cor da segunda lista, já que não é vinha da 4ª lista: 3 possibilidades. Desta forma, temos: 4.3.3.3 = 108 Resposta: Letra B Módulo I 34 01. Quantos automóveis podem ser licenciados no sistema em que cada placa é formada por 2 letras (de um total de 26) e 4 algarismos (de 0 a 9)? 02. O centro cívico de uma escola realiza eleições para pre- enchimento de vagas de sua diretoria. Para presidente, apresentam-se 5 candidatos; para vice-presidente, 8 candidatos; e para secretário, 6 candidatos. Quantas chapas podem formar? 03. (UFBA) Existem 5 ruas ligando os supermercados S1 e S2 e 3 ruas ligando os supermercados S2 e S3. Quantos trajetosdiferentes podem ser utilizados para irmos de S1 a S3, passando por S2? 04. (ESAN – SP) Quantas placas para identificação de veículos podem ser confeccionadas com 3 letras e 3 algarismos? (Considere 26 letras, supondo que não há nenhuma restrição). 05. (FGV – RJ) Existem 3 linhas de ônibus ligando a cidade A à cidade B e 4 outras ligando B a C. Uma pessoa deseja viajar de A a C, passando por B. Quantas linhas de ônibus diferentes poderá utilizar na viagem de ida e volta, sem usar duas vezes a mesma linha? 06. Sabendo que um quarto tem 5 portas, determine o número de maneiras distintas de se entrar nele e sair por uma porta diferente. 07. Quantos são os números de 4 algarismos formados somente por algarismos ímpares? 08. Quantos números de 5 algarismos distintos podemos formar com os algarismos 1,2,3,4,5,6,7,8? 09. De quantas maneiras podemos responder um questio- nário, cujas respostas para cada pergunta são: sim ou não? 10. Uma loteria (semelhante à loteria esportiva) apresenta 10 jogos com 4 possíveis resultados. Usando a aproxi- mação 210 ≅ 103, qual é o número total de resultados possíveis? 11. Em um computador digital, um bit é um dos algarismos 0 ou 1 e uma palavra é uma sucessão de bits. Qual é o número de palavras distintas de 32 bits? 12. (PUC-MG) Cada um dos participantes de uma corrida de bicicleta é identificado por meio de um número, múltiplo de cinco, formado por três algarismos. O algarismo das centenas é tirado do conjunto A = {1, 2, 3, 4} e os demais pertencem ao conjunto B = {0, 5, 6, 7, 8, 9}. O número máximo de ciclistas participantes dessa corrida é: a) 40 b) 48 c) 120 d) 144 e) 156 http://www.sorocabaesportes.com/?p=2794 14. Uma senhora idosa foi retirar dinheiro em um caixa automático, mas esqueceu da senha. Lembrava que não havia 0, que o primeiro algarismo era 8, o segundo era par, o terceiro era menor que 5 e o quarto e último era ímpar. Qual o maior número de tentativas que ela pode fazer, no intuito de acertar a senha? a) 13 b) 60 c) 75 d) 78 e) 80 15. (PRSE 2008) Visando obter mais informações sobre a denúncia de que uma tribo da região Amazônica estava sendo dizimada, um repórter recorreu a seu computador para acessar a Internet, entretanto não lembrou a senha de acesso, que era composta por três algarismos distintos. Lembrava apenas que a senha era composta por três dos cinco algarismos: 1, 3, 5, 6 e 9. Para encontrar a senha, o repórter escreveu num papel todos os possíveis agrupamentos com esses algarismos. O número de agrupamentos escritos por esse repórter, na tentativa de encontrar a senha de acesso à Internet, é: a) 120 b) 108 c) 84 d) 60 e) 56 16. Quando Magali se aproximou, os vendedores rapida- mente informaram a ela as seguintes opções de comida: o primeiro ofereceu hot dog simples (maionese, salsi- cha, catchup e mostarda) ou completo (simples mais purê, batata palha, vinagre, etc.), e o segundo sugeriu sorvete de chocolate, flocos ou morango. Magali, entretanto, surpreendeu os vendedores, informando-lhes que acabara de almoçar e estava sem fome. Iria apenas “forrar o estômago”, servindo-se de um sanduíche e de uma bola de sorvete. De quantos modos distintos Magali pôde fazer sua refeição? 17. Um ladrão sabe que o segredo de um cofre é formado por uma seqüência de três algarismos distintos. Além disso, ele sabe que o algarismo das centenas é igual a 4. Se, em média, o ladrão leva 3 minutos para testar uma possível seqüência, qual o tempo máximo para o ladrão abrir o cofre? 13. (IBMEC-SP) Palíndromo é uma seqüência de algarismos cuja leitura da direita para a esquerda ou da esquerda para direita resulta no mesmo número. Por exemplo, 2.002 é palíndromo. Quantos palíndromos existem com cinco algarismos, dado que o primeiro algarismo é um número primo? a) 100 b) 200 c) 300 d) 400 e) 500 Módulo I 35 a) 3 horas b) 3 horas e 36 minutos c) 4 minutos d) 4 horas e) 4 horas e 36 minutos 18. (UFMG) Observe o diagrama: O número de ligações distintas entre X e Z é: a) 41 c) 35 b) 45 d) 39 e) n.d.a C apítulo 2 • Introdução de agrupamentos • Arranjo, Combinação e Permutação • Aplicações do capítulo 2 Vamos introduzir o programa com conceitos de es- trutura de cálculo. ARRANJO SIMPLES, PERMUTAÇÃO SIMPLES E COMBINAÇÃO SIMPLES. Verificamos até agora apenas estrutura de cálculo (de uma maneira quantitativa), posteriormente essa estrutura terá um significado qualitativo, sendo aplicado em condições técni- cas e em situações reais que estejam associados a problemas cotidianos ou não. ARRANJO SIMPLES Sendo A = {a1, a2, a3, ..., an} um conjunto com n elementos distintos e p um número natural, tal que p ≤ n, chamamos de arranjo simples dos n elementos de A, tomados p a p, toda p – upla ordenada com elementos distintos, obtida do conjunto A. De modo geral, o número de todos os arranjos simples de n elementos distintos, tomados p a p, é representado por An,p (arranjo de n elementos tomados p a p. Exemplo1: Calcular A5,3. Solução Exemplo2: Calcular A6,5. Solução PERMUTAÇÃO SIMPLES Seja A um conjunto com n elementos, isto é, A = {a1, a2, ..., an}. Chamamos de permutação dos n elementos a todo arranjo em que p = n. Exemplo1: Calcular P3. Solução P3 = 3! = 3.2.1 = 6 COMBINAÇÃO SIMPLES Sendo A = {a1, a2, a3, ..., an} um conjunto com n elementos e p um número natural, tal que p < n, chamamos de combinação simples dos n elementos de A, tomados p a p, todo subconjunto de A com p elementos. Exemplo1: Calcular C5,3. Solução ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ p ≤ n (oservação de notação )A n! n p !n,p = −( ) A An,p n p= A 5! 5 3 ! 5! 2! 5.4.3.2! 2! 5.4.3 605,3 = −( ) = = = = A 6! 6 5 ! 6! 1! 6! 1 6.5.4.3.2.1 7206,5 = −( ) = = = = P A n! n n ! n! 0! n! 1 P n!n n,n n= = −( ) = = ⇒ = C n! p! n p !n,p = −( ) C Cn,p n p= , observação de notação C 5! 3! 5 3 ! 5.4.3! 3!2! 5.4 2 105,3 = −( ) = = = Módulo I 36 Exercícios de aprendizagem–capítulo 1 01. Determine: a) A7, 4 b) A8, 4 c) A7, 0 d) Am, m e) Px f) g) 3.A7,6 + 4.P4 + 2.C9,8 h) 02. (MACK – SP) Sabendo que , determine o valor de p. 03. (EEM- SP) Calcule p, sabendo que Am, p = Cm, p para todo m e 0 ≤ p < m. 04. (MACK - SP) Calcule Am, 3, sabendo que Cm, 3 = 84. 05. Resolva as seguintes equações: a) Ax, 2 = 30 b) Ax – 4, 2 + Ax – 3, 2 + Ax – 2, 2 = 20 c) 2.An, 2 + 50 = A2n, 2 06. (UFMG) Se , o valor de é: a) Primo b) Múltiplo de 10 c) Múltiplo de 15 d) Divisor de 1 e) Divisor de 15 07. (UFES) Calcule x, sabendo que : a) x = 6 b) x = 8 c) x = 5 d) x = 2 e) x = 1 08. (UFPR) Qual das alternativas contém o(s) valor(es) de n que satisfaz(em) a igualdade a) 2 b)22 c) 24 d) 22 e 2 e) 22 e 24 Aplicações e comentários sobre arranjos, combinações e permutações. Geralmente em um problema de Análise Combinatória, o arranjo está ligado a “ordem” nos agrupamentos enquanto a combinação não. A permutação representa a troca de posições dos elementos e um problema comum desse conceito é quando trabalhamos com anagramas. Existem também permutações com elementos repetidos que será comentado a seguir. Exemplos resolvidos 01. Cinco grupos dedança disputam a final de uma compe- tição de festas juninas. De quantas maneiras diferentes, podemos combinar estes grupos, de tal forma que tenhamos a campeã e vice – campeã? Solução Veja que queremos encontrar o número de possibilida- des de termos campeã e vice – campeã, ou seja, 1° e 2° lugares, sendo que a ordem importa, logo, trata-se de arranjo de 5 elementos agrupados 2 a 2: 02. Uma pizzaria da Cidade Nova está oferecendo uma promoção em todas as pizzas. A família do seu Eduardo resolve, então aproveitar a promoção. Sabendo que a pizzaria oferece 15 diferentes sabores de pizza a seus clientes, determine de quantas maneiras a família de se Eduardo pode escolher três desses sabores? Solução Veja que queremos encontrar o número de possibili- dades de encontrarmos 3 diferentes sabores, mas não importando a ordem, logo, trata-se de combinação de 15 elementos agrupados 3 a 3: 03. Quantos anagramas têm a palavra SOL? Solução Para encontrar os anagramas, basta fazer a permutação das letras S, O, L, ou seja, P3. Lembre-se que anagrama não é simplesmente a troca das letras e sim as novas possibilidades que serão formadas com as letras exis- tentes. P3 = 3! = 3.2.1 = 6 anagramas Visualizando: SOL SLO OLS OSL LOS LSO C C 28,p 2 8,p 1 + + = C6 = C 4Cn = C n C8Cn 3 x A x = 6.Cx -2 C n+ 2,4 = An+1,3 A A m,2 m,3 A . n 4 ! :Pn,3, n−( ) A 5! 5 2 ! 5.4.3! 3! 5.4 205, 2 = −( ) = = = C 15! 3! 15 3 ! 15.14.13.12! 3.2.1.12! 15.14.13 6 45515, 3 = −( ) = = = Módulo I 37 04. Quantos anagramas têm a palavra MITO? Solução P4 = 4! = 4.3.2.1 = 24 anagramas 05. Quantos anagramas têm a palavra ARARA? Solução 06. Com a palavra ADEUS, podemos forma: a) Quantos anagramas? b) Quantos anagramas que iniciam com a letra A? c) Quantos anagramas que iniciam com vogal? d) Quantos anagramas que iniciam com consoante? e) Quantos anagramas que iniciam com consoante e terminam com vogal? Solução PERMUTAÇÃO CIRCULAR Cada uma das maneiras distinta de dispor n (n ≥ 2) elementos em torno de um círculo é denominada permutação circular dos n elementos, e o total desses agrupamentos é indicado por: 07. (OSEC) O número de maneiras de 4 pessoas se sentarem ao redor de uma mesa circular é: a) 16 b) 24 c) 8 d) 6 e) n.d.a. Solução P4 = (4 – 1)! = 3! = 3.2.1 = 6 maneiras Resposta: Letra D 08. De quantas maneiras distintas 7 pessoas podem sentar-se em torno de uma mesa circular, de tal modo que duas determinadas pessoas fiquem sempre aco- modadas juntas? Solução Supondo que as pessoas A e B fiquem sentadas juntas, podemos considerar que os agrupamentos possíveis serão das seguintes formas: a) (AB)XYZWK...........................P’n = (6-1)! = 120 b) (BA)XYZWK...........................P’n = (6-1)! = 120 Logo o número total será: 120+120 = 240. 01. Determine o número de anagramas da palavra MIGRANTE, que: a) Começam por M b) Começam por M e terminam por E c) Possuem as letras RAN sempre juntas e nessa posição d) Possuem as letras RAN sempre juntas em qualquer posição 02. Tenho três livros de Matemática, quatro de Física e cinco de Química. De quantas maneiras posso arrumá-los em uma estante, de modo que os livros de uma mesma matéria fiquem sempre juntos? 03. Sete pessoas vão se posicionar para uma fotografia. Deter- mine o número de maneiras possíveis que essa fotografia pode ser tirada sabendo que: a) Duas das pessoas não querem ficar juntas b) Além de duas das pessoas que não querem ficar juntas, duas outras querem aparecer juntas. 04. Uma empresa é formada por 4 sócios paraenses e 3 amazo- nenses. De quantos modos podemos formar uma diretoria de 3 sócios, sendo 2 paraenses e 1 amazonense? Exercícios de aprendizagem–capítulo 2 Observação: Quando existir elementos repedidos , devemos seguir da seguinte maneira: Onde: a, b, c, ... Representam o número de repetições de cada elemento. P n! a!.b!.c!...n a,b,c,... = A palavra ARARA possui 5 letras, sendo 3 letras A e 2 letras R, logo, trata-se de uma questão de elementos repetidos. P 5! 3!.2! 5.4.3! 3!.2 20 2 10 angramas= = = = P n 1 !Cn = −( ) a) P5 = 5! = 5.4.3.2.1 = 120 anagramas b) Fixando a letra A na 1ª posição, ficamos com 4 posições disponíveis e 4 letras a serem permutadas. 1.P4 = 4! = 4.3.2.1 = 24 c) De maneira análoga à anterior, verificamos que, para cada vogal, temos P4. Como são 3 as vogais da palavra ADEUS, temos 3.P4 ana- gramas: 3.P4 = 3.4! = 3.4.3.2.1 = 72 d) Fixando as consoantes na 1ª posição, temos P4 anagra- mas para cada consoante, num total de 2.P4 anagramas: 2.P4 = 2.4! = 2.4.3.2.1 = 48 e) Temos: 2.P3.3 = 2.3.2.1.3 = 36 Módulo I 38 10. Quantos anagramas têm a palavra MITO? 11. Quantos anagramas têm a palavra MATEMÁTICA? 12. As embalagens dos produtos vendidos por uma em- presa apresentam uma seqüência formada por barras verticais: quatro de largura 1,5 mm; três de largura 0,5 mm; e duas de largura 0,25 mm como na figura abaixo. Cada seqüência indica o preço de um produto. Quantos preços podem ser indicados por essas nove barras? 13. De quantas maneiras distintas 6 pessoas podem ser dispor em torno de uma mesa circular? 14. De quantos modos 5 crianças podem brincar de roda? 15. Palavras obtidas efetuando-se todas possíveis entre as letras de uma palavra dada e que podem ter ou não significado na linguagem correta, determine quantos anagramas podemos formar com a sigla FCAP. a) 14 b) 15 c) 18 d) 24 e) 09 24. Sete pessoas vão se posicionar para uma fotografia lado a lado. Determine o número de maneiras possíveis que essa fotografia pode ser tirada. 25. De quantos modos diferentes 5 crianças podem brincar de roda? 26. Para ir ao trabalhar, Joberval tem as seguintes opções: CARRO, MOTO, ÔNIBUS ou CARONA. De quantas maneiras ele pode ir e voltar usando essas opções de locomoção, e considerando que se ele for de CARRO ou MOTO ele deve voltar no próprio veículo? 27. Breno gosta de 3 sabores de sorvete (açaí, chocolate e graviola). Na sorveteria CAIRU, são servidos duas bolas de sabores diferentes para cada sorvete. De quantas maneiras diferentes Breno pode compor o seu sorvete? 28. No concurso de Rainha das Rainhas do 2º ano, concor- rem somente 7 alunas. De quantos modos diferentes podemos escolher a 1ª colocada, 2ª colocada e a 3ª colocada? 29. No concurso de Rainha das Rainhas do 2º ano, con- correm somente 3 alunas (Aline, Brenda e Carla). De quantos modos diferentes podemos escolher a 1ª colocada e a 2ª colocada? 30. Observe a tirinha. 05. Um treinador de vôlei dispõe de nove jogadores. De quantas maneiras ele pode armar o time, sabendo que todos os jogadores têm o mesmo nível técnico? 06. Resolva as equações: a) b) 07. Dadas duas retas paralelas, em uma há quatro pontos e na outra há cinco pontos. Determine o número de: a) Triângulos que podem ser formados b) Quadriláteros que podem ser formados 08. Num campeonato de futebol com quinze clubes, quan- tos serão os jogos num turno? 09. (PRISE 2002) Uma organização não governamental de proteção ao meio ambiente possui em seu quadro 8 técnicos do sexo feminino e 8 do sexo masculino. Para sua representação em um encontro internacional, esta organização deverá, com seus técnicos, formar uma equipe de 5 pessoas, sendo 3 homens e 2 mulheres. O número de equipes que podem ser formadas com esses técnicos é: a) 18. 806 b) 1.568 c) 936 d) 392 e) 84 16. Em um armário há 2 (dois) livros de história, 3 (três) de matemática e 1 (um) de português... a) De quantas maneiras diferentes podemos arrumar (organizar) esses livros lado a lado neste armário? b) De quantas maneiras diferentes podemos arrumar esses livros, sendo que uma mesma matéria fique sempre junta? 17. O número de funcionários de uma empresa é expressa pela solução da equação
Compartilhar