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Trigonometria Roberto Carlos Lourenço dos Santos 2 SUMÁRIO 1. TRIGONOMETRIA DOS TRIÂNGULOS I .............................................................................................. 3 2. TRIGONOMETRIA DOS TRIÂNGULOS II ............................................................................................ 13 3. TRIGONOMETRIA NA CIRCUNFERÊNCIA I........................................................................................ 22 4. TRIGONOMETRIA NA CIRCUNFERÊNCIA II....................................................................................... 30 5. FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS I ...................................................................................................... 43 6. FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS II ..................................................................................................... 57 3 1. TRIGONOMETRIA DOS TRIÂNGULOS I Neste bloco, estudaremos a trigonometria nos triângulos, iniciando com a definição de triângulo e os tipos de triângulos, conforme medidas dos lados e dos ângulos internos. Ainda nesse bloco, abordamos o Teorema de Pitágoras, que assume um papel importante em cálculo de lados de triângulos retângulos. A trigonometria é apresentada nesse momento com as razões de seno, cosseno e tangente, envolvendo o triângulo retângulo, sendo uma ferramenta preciosa para determinar medidas de lados entre outros segmentos envolvendo o triângulo estudado. 1.1 Triângulo retângulo: conceito, elementos e Teorema de Pitágoras Triângulos Qualquer polígono que possui 3 lados, 3 vértices e 3 ângulos internos, é chamado de triângulo. Triângulo ABC é escaleno, pois os três lados AB, AC e BC possuem medidas diferentes. Triângulo DEF é isósceles, pois os lados DE e DF são congruentes. Triângulo GHI é equilátero, pois os lados GH, GI e HI são congruentes. Triângulo acutângulo possui três três ângulos (internos) agudos. Triângulo obtusângulo possui um ângulo (interno) obtuso e dois agudos. Triângulo retângulo possui um ângulo (interno) reto e dois agudos. 1 4 Ao somar as medidas dos ângulos internos de qualquer triângulo o resultado é 180°. Será que existe triângulo retângulo que pode ser equilátero? Reflita! Elementos do triângulo retângulo Consideremos o ∆ABC retângulo em A e o segmento AD perpendicular ao lado BC, com D em BC. Ficam definidos os seguintes elementos do ∆ABC: Repare que os ângulos j + k + 90° = 180°. Como os três triângulos têm todos os ângulos congruentes, pelo caso AA temos: DACDBAABC ∆∆∆ ~~ As relações métricas 5 mac c m a c BA DB BC AB .²)1( =⇒=⇒= cbha b h a c AC DA BC AB ..)2( =⇒=⇒= nab b n a b AC DC BC AC .²)3( =⇒=⇒= nmh h n m h DA DC DB DA .²)4( =⇒=⇒= Teorema de Pitágoras Consideremos o triângulo a seguir com as informações: mac c m a c BA DB BC AB .²)1( =⇒=⇒= nab b n a b AC DC BC AC .²)3( =⇒=⇒= Ao realizar a soma das duas relações métricas, (1) e (3) temos: c² = a.m e b² = a.n c² + b² = a.m + a.n c² + b² = a (m + n) c² + b² = a . a c² + b² = a² (Teorema de Pitágoras) Sendo assim, para qualquer triângulo retângulo onde a é a hipotenusa, b e c são os catetos temos: a² = b² + c² 6 Aplicação Explicação: Uma torre de televisão de 30 m de altura vai ser sustentada por três cabos de mesmo comprimento. Os cabos serão presos na torre a 12 m de altura e os três ganchos no solo para prender os cabos estarão a 6 m da base da torre. Quantos metros de cabo serão necessários para sustentação da torre? Resolução: Fazendo uma ilustração é possível entender que utilizando o Teorema de Pitágoras podemos determinar a medida do cabo. A medida x do cabo representa a hipotenusa, dessa forma: x² = 12 ² + 5² x² = 144 + 25 x² = 169 13169 =⇒= xx Como cada cabo mede 13 m, serão necessários 3. 13 = 39 metros de cabo. 1.2 Razões trigonométricasno triângulo retângulo: seno, cosseno e tangente Seno de um ângulo Consideremos o ∆ABC retângulo em A: 7 A razão seno de um ângulo é: a b hipotenusa xaopostocatetosenx == a c hipotenusa yaopostocatetoseny == Exemplo: Apresente o valor de sen x no caso a seguir: Para determinar o valor de sen x precisamos do cateto oposto ao ângulo x. Nesse caso é necessário recorrer ao Teorema de Pitágoras. 15² = z² + 12² 225 = z² + 144 z² = 225 – 144 981 =⇒= zz Sendo z = 9 m, podemos determinar o valor de sen x: 6,0 5 3 15 9 ==== m m hipotenusa xaopostocatetosenx 8 Cosseno de um ângulo Consideremos o ∆ABC retângulo em A: A razão cosseno de um ângulo é: a c hipotenusa xaadjacentecatetox ==cos a b hipotenusa yaadjacentecatetoy ==cos Exemplo: Apresente o valor de cos x no caso a seguir: Para determinar o valor de cos x precisamos do cateto adjacente ao ângulo x. Nesse caso, é necessário recorrer ao Teorema de Pitágoras. 25² = z² + 15² 625 = z² + 225 z² = 625 - 225 20400 =⇒= zz Sendo z = 20 cm, podemos determinar o valor de cos x: 9 8,0 5 4 25 20cos ==== hipotenusa xaadjacentecatetox Tangente de um ângulo Consideremos o ∆ABC retângulo em A: A razão tangente de um ângulo é: c b xaadjacentecateto xaopostocatetotgx == b c yaadjacentecateto yaopostocatetotgy == Exemplo: Apresente o valor de tg x no caso a seguir: Para determinar o valor de tg x precisamos do cateto oposto ao ângulo x. Nesse caso, é necessário recorrer ao Teorema de Pitágoras. 21² = z² + 17² 10 441 = z² + 289 z² = 441 - 289 38.2152 =⇒= zz Conhecendo z podemos determinar o valor de tg x: 17 38.2 == xaadjacentecateto xaopostocatetotgx 1.3 Relações entre seno, cosseno e tangente Relação Fundamental do triângulo retângulo 11 12 Conclusão Neste bloco, estudamos a trigonometria dos triângulos, conhecendo os triângulos escalenos, isósceles, equiláteros, como os acutângulos, obtusângulos e os retângulos. Passamos pelo Teorema de Pitágoras e as razões trigonométricas, estudando seno, cosseno e tangente no triângulo retângulo. Referências BIANCHINI, E.; PACCOLA, H. Curso de Matemática. São Paulo: Moderna, 1995. BOULOS, P. Cálculo diferencial e integral. São Paulo: Makron Books, 1999. v. 1. SMOLE, K. C. S. Matemática. São Paulo: Saraiva, 1999. v. 1. SMOLE, K. C. S.; DINIZ, M. I. Matemática Ensino Médio. São Paulo: Saraiva, 2003. v. 1. 13 2. TRIGONOMETRIA DOS TRIÂNGULOS II Neste bloco, estudaremos a trigonometria nos triângulos, especificamente com seno, cosseno e tangente dos ângulos complementares. Teremos a oportunidade de demonstrar os valores para seno, cosseno e tangente de ângulos fundamentais de 30°, 45° e 60°. Ampliando os estudos sobre trigonometria, passaremos pelas Leis dos Senos e Cossenos, existindo a possibilidade conhecer e determinar medidas e lados de diversos tipos de triângulos. 2.1 Seno, cosseno e tangente dos ângulos complementares Seno e cosseno de ângulos complementares 14 Exemplo: 15 2.2 Razões trigonométricas de 30°, 45° e 60° Razões trigonométricas de 30° Consideremos o ∆ABC equilátero onde cada lado mede m. Para o segmento AH perpendicular a BC, temos BH = CH, pois H é ponto médio de BC. 16 Vamos determinar h em função de m. 2 3 4 ²3 4 ²3² 4 ²²² 2 ²² 2 mhmhmhmmhmhm =⇒=⇔=⇔−=⇔ += 2 11. 2 230 ===° m m m m sen 2 31. 2 32 3 30cos ====° m m m m m h 3 3 3 3. 3 1 3. 2. 2 2 3 2230 =====° m m m m h m tg Razões trigonométricas de 60° Consideremos o ∆ABC equilátero onde cada lado mede m. Para o segmento AH perpendiculara BC, temos BH = CH, pois H é ponto médio de BC. 17 Vamos determinar h em função de m. 2 3 4 ²3 4 ²3² 4 ²²² 2 ²² 2 mhmhmhmmhmhm =⇒=⇔=⇔−=⇔ += 2 31. 2 32 3 60 ====° m m m m m hsen 2 11. 2 260cos ===° m m m m 3 . 2. 2 3 2 2 3 60 ===° m m m m tg Razões trigonométricas de 45° Consideremos o quadrado ABCD: Sendo d diagonal do quadrado, temos: Vamos determinar d em função de m. 18 2²2²2²²²² mdmdmdmmd =⇒=⇔=⇔+= 2 2 2 2. 2 1 2 45 ====° m m d msen 2 2 2 2. 2 1 2 45cos ====° m m d m 145 ==° m mtg 2.3 Lei dos Senos e Lei dos Cossenos Exemplos: 19 Lei do Senos Exemplo: Em um triângulo isósceles, a base mede 6 cm e o ângulo oposto à base mede 120°. Calcule a medida dos lados congruentes desse triângulo. Lei dos Cossenos 20 Exemplo: O desenho a seguir representa posições de três pessoas, João está no ponto A, Manoel está no ponto B e Nonato está no ponto C. Com as informações do desenho determine a distância entre João e Nonato? Trabalhe com 7,13 ≅ Resolução: Conclusão Neste bloco, estudamos seno, cosseno e tangente de ângulos complementares, os valores das razões trigonométricas para os ângulos fundamentais de 30°, 45° e 60°. Para finalizar, estudamos as leis dos senos e cossenos para determinar medidas de lados em triângulos não retângulos. 21 Referências BIANCHINI, E.; PACCOLA, H. Curso de Matemática. São Paulo: Moderna, 1995. BOULOS, P. Cálculo diferencial e integral. São Paulo: Makron Books, 1999. v. 1. SMOLE, K. C. S. Matemática. São Paulo: Saraiva, 1999. v. 1. SMOLE, K. C. S.; DINIZ, M. I. Matemática Ensino Médio. São Paulo: Saraiva, 2003. v. 1. 22 3. TRIGONOMETRIA NA CIRCUNFERÊNCIA Neste bloco, estudaremos a trigonometria na circunferência, definindo dessa forma a circunferência trigonométrica ou ciclo trigonométrico. Começamos nosso estudo falando sobre a circunferência, raio e arco, a medida e comprimento do arco em graus ou radianos, e menor determinação positiva de um arco. 3.1 Arcos de circunferência Circunferência Arcos da circunferência 23 Demonstração: 24 3.2 Medidas de arco e de ângulo central Medida do arco 25 Exemplos: 26 3.3. Circunferência trigonométrica ou ciclo trigonométrico Circunferência unitária ou circunferência trigonométrica É circunferência orientada cujo raio é 1 unidade de comprimento e na qual o sentido positivo é o anti-horário. Abaixo temos a circunferência unitária de centro O, onde é possível associar ao sistema de coordenadas cartesianas ortogonais, onde o ponto A de coordenadas (1, 0) é a origem dos arcos AB, AA’ e AB’. Os eixos x e y dividem a circunferência unitária em quatro partes congruentes chamadas de quadrantes: 27 Arcos congruentes Dois arcos são congruentes quando suas medidas diferem de um múltiplo de 2π rad ou 360°. Exemplo: No desenho abaixo o arco AB mede 40°. Agora, procurando na mesma circunferência a extremidade do arco que possui a medida de 400° vamos identificar que B é o ponto. Isso acontece, pois 400° = 360° + 40°, sendo uma volta completa mais 40°. Supondo que o ponto B se deslocasse k voltas inteiras, o número associado à extremidade B do arco AB seria escrito assim: Zkcomkouk ∈+°+° ,2. 9 2360.40 ππ 28 Menor determinação positiva Seja π20, 00 ≤≤∈ xRx , tal que: 0)( xAÔPm = Nesse caso, 0x é chamado de menor determinação positiva de AÔP’ se P’ ≡ P. Exemplos: 1. Apresente a menor determinação positiva para . 3 7π Resolução: 3 2 33 6 3 7 πππππ +=+= Então o arco de 3 7π rad tem 3 π como menor determinação positiva. 2. Apresente a menor determinação positiva para o arco 3 2π − . Resolução: Localizando o arco indicado na circunferência temos: 29 Isso acontece pois o valor é negativo. Dessa forma, podemos afirmar que a menor determinação positiva para o arco 3 2π − é 3 4π . Conclusão Neste bloco, estudamos a circunferência trigonométrica, compreendendo o arco como parte da circunferência, onde a mesma possui medida e comprimento, sendo a medida angula igual ao ângulo central correspondente. Conhecemos a medida do arco por graus e radianos, e a menor determinação positiva do arco de circunferência. Referências BIANCHINI, E.; PACCOLA, H. Curso de Matemática. São Paulo: Moderna, 1995. BOULOS, P. Cálculo diferencial e integral. São Paulo: Makron Books, 1999. v. 1. DANTE, L. R. Matemática. São Paulo: Ática, 2009. SMOLE, K. C. S. Matemática. São Paulo: Saraiva, 1999. v. 1. SMOLE, K. C. S.; DINIZ, M. I. Matemática Ensino Médio. São Paulo: Saraiva, 2003. v. 1. 30 4. TRIGONOMETRIA NA CIRCUNFERÊNCIA II Neste bloco, estudaremos a trigonometria na circunferência, conhecendo as relação trigonométricas, seno, cosseno e tangente de um arco. Teremos a oportunidade de estudar as relações fundamentais da trigonometria, os arcos notáveis e a redução ao primeiro quadrante, sendo dessa forma ferramentas importantes para solução problemas que envolvem a trigonometria. 4.1 Seno, cosseno, tangente de um arco Seno na circunferência trigonométrica Consideremos P (a, b) um ponto da circunferência trigonométrica, ponto final do arco de medida α rad, definida a partir do número real α. Nessas condições, é possível definir que: bbsen == 1 α (ordenada de P) Na circunferência trigonométrica o eixo vertical (das ordenadas) é chamado de eixo dos senos. Agora é possível entender que sen 0° = 0 e sen 90° = 1. 31 Cosseno na circunferência trigonométrica Consideremos P (a, b) um ponto da circunferência trigonométrica, ponto final do arco de medida α rad, definida a partir do número real α. Nessas condições, é possível definir que: aa == 1 cosα (abscissa de P) Na circunferência trigonométrica o eixo horizontal (das abscissas) é chamado de eixo dos cossenos. Agora é possível entender que cos 0° = 1 e cos 90° = 0. 32 Tangente na circunferência trigonométrica Consideremos P (a, b) um ponto da circunferência trigonométrica, ponto final do arco de medida α rad, definida a partir do número real α. Nessas condições, é possível definir que: 0cos, cos ≠== α α αα a bsentg 33 Dessa forma é possível entender que α está em um quadrante se o ponto P, associado a ele, está nesse quadrante, temos: 1º quadrante 2º quadrante 3º quadrante 4º quadrante sen α + + - - cos α + - - + tg α + - + - 4.2 Relações fundamentais 34 Exemplo 35 Relações decorrentes das fundamentais 36 4.3 Arcos notáveis 37 Eixo dos cossenos Eixo dos senos 38 Eixo tangente Fonte: https://pt.slideshare.net/con_seguir/arcos-notaveis 39 4.4 Redução ao primeiro quadrante Arcos no 1º quadrante Conhecendo os valores de seno e cosseno do primeiro quadrante, fica simples e fácil identificar os demais valores da circunferência trigonométrica. Dessa forma: Arcos no 2º quadrante Para determinar o seno ou cosseno de um ângulo do 2º quadrante, basta compará-lo com o ângulo correspondente do 1º quadrante: 1º quadrante 40 Para 0° ≤ x ≤ 90°, temos: sen (π – x) = sen x cos (π – x) = - cos x Exemplos: 2 245)45180(135 =°=°−°=° sensensen 2 3 333 2 == −= ππππ sensensen 2 245cos)45180cos(135cos −=°−=°−°=° 2 1 3 cos 3 cos 3 2cos −=−= −= ππππ Arcos no 3º quadrante Para determinar o seno ou cosseno de um ângulo do 3º quadrante, basta compará-lo com o ângulo correspondente do 1º quadrante: Para 0° ≤ x ≤ 90°, temos: sen (π + x) = - sen x 41 cos (π + x) = - cos x Exemplos: 2 245)45180(225 −=°−=°+°=° sensensen 2 3 333 4 −=−= += ππππ sensensen 2 245cos)45180cos(225cos −=°−=°+°=° 2 1 3 cos 3 cos 3 4cos −=−= += ππππ Arcos no 4º quadrante Para determinar o seno ou cosseno de um ângulo do 4º quadrante, basta compará-lo com o ângulo correspondente do 1º quadrante: Para 0° ≤ x ≤ 90°, temos: sen (2π – x) = - sen x cos (2π – x) = cos x Exemplos: 42 2 245)45360(315 −=°−=°−°=° sensensen 2 3 33 2 3 5 −=−= −= ππππ sensensen 2 245cos)45360cos(315cos =°=°−°=° 2 1 3 cos 3 2cos 3 5cos == −= ππππ Conclusão Neste bloco, estudamos a trigonometria na circunferência, trabalhando com seno, cosseno e tangente de um arco. Conhecemos as relações fundamentais da trigonometria, os arcos notáveis e a redução ao primeiro quadrante, dessa forma, sendo possível identificar os valores para seno, cosseno e tangente para qualquer medida de arco. Referências BIANCHINI, E.; PACCOLA, H. Curso de Matemática. São Paulo: Moderna, 1995. BOULOS, P. Cálculo diferencial e integral. São Paulo: Makron Books, 1999. v. 1. DANTE, L. R. Matemática. São Paulo: Ática, 2009. SMOLE, K. C. S. Matemática. São Paulo: Saraiva, 1999. v. 1. SMOLE, K. C. S.; DINIZ, M. I. Matemática Ensino Médio. São Paulo: Saraiva, 2003. v. 43 5. FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS I Neste bloco, estudaremos as funções trigonométricas, conhecendo suas representações gráficas no plano cartesiano, como senoide e cossenoide, assim como as periodicidades das funções seno, cosseno, tangente, cotangente, secante e cossecante. 5.1 Funções trigonométricas Função seno Função seno (sen) é a função, de R em R, que a todo número α associa a ordenada do ponto P, imagem de α no círculo trigonométrico. 2 : OPsen RRsen = → αα a 2OP é a medida algébrica do segmento 2OP quando o raio é tomado como unidade. Dizemos também que 2OP é o seno de AÔP ou do arco AP e indicamos: sen AÔP = senα = 2OP O eixo Oy passa a ser denominado eixo dos senos. O conjunto imagem da função seno é: [-1; 1]. 44 Gráfico da função seno y = sen(x) O gráfico da função seno é chamado de senoide. Função cosseno (cos) é a função, de R em R, que a todo número α associa a ordenada do ponto P, imagem de α no círculo trigonométrico. 1cos :cos OP RR = → αα a 1OP é a medida algébrica do segmento 1OP quando o raio é tomado como unidade. Dizemos também que 1OP é o cosseno de AÔP ou do arco AP e indicamos: cos AÔP = cosα = 1OP O eixo Ox passa a ser denominado eixo dos cossenos. O conjunto imagem da função cosseno é: [-1; 1]. 45 Gráfico da função cosseno y = cos(x) O gráfico da função cosseno é chamado de cossenoide, que é uma senoide deslocada. Função tangente A definição da função tangente de x para x Є R, desde que cosx ≠ 0, é dada por: 0cos, cos ≠= x x senxtgx Assim, o domínio D da função f definida por f(x) = tgx é dada por todos os x Є R tais que cosx ≠ 0, isto é: ∈+≠∈= ZkkxeRxxD , 2 : ππ O conjunto imagem da função tangente é R. 46 Gráfico da função tangente Função cotangente A definição da função cotangente de x para x Є R, desde que sen x ≠ 0, é dada por: 0,coscot ≠= senx senx xgx Assim, o domínio D da função f definida por f(x) = cotgx é dada por todos os x Є R tais que sen x ≠ 0, isto é: { }ZkkxeRxxD ∈≠∈= ,: π O conjunto imagem da função cotangente é R. 47 Gráfico da função tangente Função secante Definição Secante de x = )0cos( cos 1sec ≠= xpara x x Sendo f a função definida por f(x) = sec x, temos: o domínio de f é ∈+≠∈= ZkkxRxD , 2 / ππ 48 Gráfico da função secante O conjunto imagem da função secante é: R - ]-1; 1[. Função cossecante Definição Cossecante de x = )0(1cos ≠= senxpara senx ecx Sendo g a função definida por g(x) = cosec x, temos: o domínio de f é { }ZkkxRxD ∈≠∈= ,/ π 49 Gráfico da função cossecante O conjunto imagem da função cossecante é: R - ]-1; 1[. 5.2 Ciclo trigonométrico Vamos compreender os valores das funções trigonométricas trabalhando com o ciclo trigonométrico. 50 51 52 5.3 Periodicidade das funções trigonométricas Periodicidade da função seno y = sen(x) Observando o gráfico da função seno, é possível identificar que a função repete periodicamente seus valores nos intervalos ... [-2π, 0], [0, 2π], ... Sendo assim, podemos afirmar que a função seno é periódica de período 2π, isto é: f(x) = senx = sen (x + 2π) para todo x Є R. Sendo k Є R*, consideremos a função g(x) = sen(k.x), o período p da função g é dado por: k p π2= . Periodicidade da função cosseno y = cos(x) Observando o gráfico da função cosseno, é possível identificar que a função repete periodicamente seus valores nos intervalos ... [-2π, 0], [0, 2π], ... Sendo assim, podemos afirmar que a função cosseno é periódica de período 2π, isto é: f(x) = cosx = cos (x + 2π) para todo x Є R. Sendo k Є R*, consideremos a função g(x) = cos(k.x), o período p da função g é dado por: 53 k p π2= . Periodicidade da função tangente y = tg (x) A função RDf →: dada por f(x) = tg (x) = tg (x + π) para todo x Є R, sendo assim periódica de período π. Sendo k Є R*, o período p da função g, definida por g(x) = tg (k.x) é dado por: k p π= . Periodicidade da função cotangente y = cotg (x) 54 A função RDf →: dada por f(x) = cotg (x) = cotg (x + π) para todo x Є R, sendo periódica de período π. Sendo k Є R*, o período p da função g, definida por g(x) = cotg (k.x) é dado por: k p π= . Periodicidade da função secante Observando o gráfico da função secante, é possível identificar que a função repete periodicamente seus valores nos intervalos ... ]-3π/2, π/2[, ]π/2, 5π/2[, ... Sendo assim, podemos afirmar que a função secante é periódica de período 2π, isto é: f(x) = sec x = sec (x + 2π) para todo x Є R. Sendo k Є R*, consideremos a função g(x) = sec (k.x), o período p da função g é dado por: k p π2= . 55 Periodicidade da função cossecante Observando o gráfico da função cossecante, é possível identificar que a função repete periodicamente seus valores nos intervalos ... ]-2π, 0[, ]0, 2π[, ... Sendo assim, podemos afirmar que a função cossecante é periódica de período 2π, isto é: f(x) = cosec x = cosec (x + 2π) para todo x Є R. Sendo k Є R*, consideremos a função g(x) = cosec (k.x), o período p da função g é dado por: k p π2= . Conclusão Neste bloco, estudamos as funções trigonométricas, seno, cosseno, tangente, cotangente, secante e cossecante, suas representações no plano cartesiano, as funções trigonométricas no ciclo, sendo possível determinar o valor de cada função referente à medida do arco, e finalizando com a periodicidade de cada função trigonométrica. 56 Referências BIANCHINI, E.; PACCOLA, H. Curso de Matemática. São Paulo: Moderna, 1995. BOULOS, P. Cálculo diferencial e integral. São Paulo: Makron Books, 1999. v. 1. DANTE, L. R. Matemática. São Paulo: Ática, 2009. SMOLE, K. C. S. Matemática. São Paulo: Saraiva, 1999. v. 1. SMOLE, K. C. S.; DINIZ, M. I. Matemática Ensino Médio. São Paulo: Saraiva, 2003. v. 1. 57 6. FUNÇÕESTRIGONOMÉTRICAS II Neste bloco, estudaremos as transformações nas funções trigonométricas, sendo um momento oportuno para compreender as fórmulas de adição, subtração, do arco duplo e do arco metade. Será um momento de compreender a diferença de identidade para equação trigonométrica, sendo possível conhecer alguns exemplos e métodos para resolução de equação trigonométrica. 6.1 Transformações trigonométricas Introdução Adição e subtração 58 Demonstração Identificando as coordenados dos pontos, temos: 59 Arco duplo Arco metade Transformação em produto 60 6.2 Equações trigonométricas Identidades trigonométricas Toda igualdade envolvendo funções trigonométricas que se verifica para todos os valores do domínio de tais funções é uma identidade trigonométrica. Exemplo: :, 2 ,sec. temoskxparatgxxsenx ππ +≠= tgx x senxxsenx == cos 1.sec. Agora, a igualdade senx + cosx = 1 para x Є R, não é uma identidade, pois ela não é verdadeira para todo x Є R. Sendo assim uma equação trigonométrica. Equações resolvidas com alguns artifícios Toda equação possui o sinal de igual que indica a igualdade entre dois membros, existindo no mínimo uma incógnita. Na equação trigonométrica não é diferente, existindo assim, as relações trigonométricas. Alguns exemplos simples: Determine x nos casos: a) Para 0 ≤ x ≤ 2π e 2 1 =senx 2 1 6 5 2 1 6 2 1 = = ⇔= π π sen ou sen senx Por se tratar do intervalo indicado, temos como conjunto solução para equação: =∴ 6 5; 6 ππS b) 2 3cos =x Como nesse caso não foi informado intervalo para x, temos como universo U = R. 61 Estudando a circunferência trigonométrica podemos identificar que: 2 3 6 11cos 6 cos == ππ . Então, os valores reais de x podem ser 6 11, 6 ππ e todos os arcos côngruos a eles, ou seja, ππππ kxoukx 2 6 112 6 +=+= , com k Є Z. ∈+=+=∈=∴ ZkcomkxoukxRxS ,2 6 112 6 : ππππ c) 12 =xsen Como 1 2 = πsen , temos: ππ ππ ππ kx k xkx +=⇔ + =⇔+= 42 2 22 2 2 ∈+=∈=∴ ZkcomkxRxS ππ 4 : d) 2 3 3 cos = − πx Observando a circunferência trigonométrica temos: 2 3 6 cos =π no 1º quadrante e 2 3 6 11cos =π no 2º quadrante. Dessa forma, desenvolvemos: 62 +=− +=− iikx ou ikx πππ πππ 2 6 11 3 2 63 ππππππππππ kxkxkxkxi 2 2 2 6 32 36 2 63 . +=⇔+=⇔++=⇔+=− Ou ππππππππππ kxkxkxkxii 2 6 2 6 132 36 112 6 11 3 . +=⇔+=⇔++=⇔+=− ∈+=+=∈=∴ ZkcomkxoukxRxS ππππ 2 6 2 2 : Equações do tipo a . cos x + b . sen x = c Uma forma comum para resolver esse tipo de equação tipo é: 1º) Obtém-se ²² bam += 2º) Transforma: m csenx m bx m acsenxbxa =+⇔=+ cos..cos. 3º) Determina-se α, tal que αcos= m a e αsen m b = E assim, temos: 63 m cx m csenxsenx m csenx m bx m acsenxbxa =−⇔ =+⇔ =+⇔=+ )cos( .cos.cos cos..cos. α αα Exemplo Resolva a equação 1cos.3 −=+ xsenx Resolução 24²1²3 ==+=m 2 1cos 2 1. 2 31cos.3 −=+⇔−=+ xsenxxsenx Sendo 3 πα = ππ π πππ πππ π ππ kx ou kx kx ou kx x xsenxsenxsenxxsenx 2 3 5 )12( 2 3 4 3 2 3 2 3 2 1 3 cos 2 1cos. 3 cos. 32 1cos 2 1. 2 31cos.3 += += ⇔ +=− +=− ⇔−= −⇔ −=+⇔−=+⇔−=+ ∈+=+=∈=∴ ZkcomkxoukxRxS πππ 2 3 5)12(: Conclusão Neste bloco, estudamos transformações trigonométricas, passando pela adição, subtração, arco metade e arco duplo, como a transformação em produto. Concluímos com as equações trigonométricas, que deixa em destaque a importância em conhecer o ciclo trigonométrico para conseguir solucionar as equações trigonométricas. 64 Referências BIANCHINI, E.; PACCOLA, H. Curso de Matemática. São Paulo: Moderna, 1995. BOULOS, P. Cálculo diferencial e integral. São Paulo: Makron Books, 1999. v. 1. DANTE, L. R. Matemática. São Paulo: Ática, 2009. SMOLE, K. C. S. Matemática. São Paulo: Saraiva, 1999. v. 1. SMOLE, K. C. S.; DINIZ, M. I. Matemática Ensino Médio. São Paulo: Saraiva, 2003. v. 1.
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