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1. TRIGONOMETRIA 1.1. Relações Trigonométricas no Triângulo Retângulo Vamos definir seno, cosseno e tangente por meio de semelhança de triângulos. Se ABC é um triângulo retângulo em A, temos: • a é a medida da hipotenusa (lado oposto ao ângulo reto); • b e c são as medidas dos catetos (lados que formam o ângulo reto); • B̂ e Ĉ são ângulos agudos; • AC é o cateto oposto ao ângulo B; • AB é o cateto adjacente ao ângulo B. Consideremos agora um ângulo =CÔA , com 0o < < 90º, e tracemos, a partir dos pontos C, E, G, etc. da semirreta OA, as perpendiculares CD, EF, GH, etc., à semirreta OB. Essa relação depende apenas do ângulo (e não do tamanho do triângulo retângulo do qual é um dos ângulos agudos). Ela é chamada seno de e escrevemos: oo 900 com , hipotenusa da medida ângulo ao oposto cateto do medida OC CD )(sen == De modo análogo, da semelhança de triângulos obtemos as relações: OD OF OH = = =... (constante) OC OE OG CD EF GH = = =... (constante) OD OF OH que também dependem apenas do ângulo e que definimos, respectivamente, como cosseno do ângulo e tangente do ângulo : Os triângulos OCD, OEF, OGH, etc. são semelhantes por terem os mesmos ângulos. Podemos, portanto, escrever: )(constante ... OG GH OE EF OC CD === o oOD medida do cateto adjacente ao ângulo θcos(θ)= = , com 0 < θ < 90 medida da hipotenusaOC o oCD medida do cateto oposto ao ângulo θtg(θ)= = , com 0 < θ < 90 medida do cateto adjacente ao ângulo θOD 1.2. Relações entre Seno, Cosseno e Tangente (propriedades) As razões trigonométricas seno, cosseno e tangente se relacionam de várias formas, como veremos a seguir: ❖ Relação fundamental do triângulo retângulo: sen2 + cos2 = 1, (0o < < 90º). ❖ = cos sen tg , (0o < < 90º). ❖ Se dois ângulos, e , são complementares ( + = 90°), então sen = cos (o seno de um ângulo é igual ao cosseno do ângulo complementar, e vice-versa). Dessa propriedade surgiu o nome cosseno: seno do complemento. 1.3. Seno, Cosseno e Tangente dos Ângulos Notáveis Os ângulos de 30º, 45º e 60º são chamados ângulos notáveis, ou seja, ângulos que merecem atenção especial. Para os estudos de Trigonometria, é essencial que tais valores sejam memorizados. A tabela ao lado resume esses valores. Observe na tabela que a sequência de valores da linha do seno aparece invertida na linha do cosseno. Isso não é coincidência. Ocorre porque 30º e 60º são complementares, e 45º é complementar a si mesmo. Assim: • sen 30º = cos 60º (30º + 60º = 90º) • sen 45º = cos 45º (45º + 45º = 90º) • sen 60º = cos 30º (60º + 30º = 90º) As razões , e são chamadas razões trigonométricas com relação ao ângulo . Além disso, os valores da linha da tangente equivalem à razão dos valores do seno e do cosseno, pois )xcos( )x(sen )x(tg = . Por exemplo, na coluna do 45º, temos: • sen 45º = 2 2 • cos 45º = 2 2 • tg 45º = 1 2 2 2 2 2 2 2 2 == Dessa forma, nos exercícios que envolvem ângulos notáveis, você deve usar os valores memorizados e, nos demais exercícios, usar uma calculadora científica (lembre -se de que muitos modelos de celulares possuem esse tipo de calculadora). De onde vem o nome seno “Quando estudei Trigonometria no colégio, meu professor ensinou que seno vem do latim sinus, que significa seio, volta, curva, cavidade (como nas palavras enseada, sinuosidade). E usou o gráfico da função, que é realmente bastante sinuosos, para justificar o nome. Mais tarde vim a aprender que não é bem assim. Sinus é a tradução latina da palavra árabe jaib, que significa dobra, bolso ou prega de uma vestimenta. Isso não tem nada a ver com o conceito matemático de seno. Trata-se de uma tradução defeituosa, que infelizmente, durou até hoje. A palavra árabe adequada, a que deveria ser traduzida, seria jiba, em vez de jaib. Jiba significa a corda de um arco (de caça ou de guerra). Uma explicação para esse erro é proposta po A. Aaboe (Episódios da história antiga da Matemática, p.139): em árabe, como em hebraico, é frequente escreverem-se apenas as consoantes das palavras; o leitor se encarrega de completar as vogais. Além de jiba e jaib terem as mesmas consoantes, a primeira dessas palavras era pouco comum, pois tinha sido trazida da Índia e pertencia ao idioma sânscrito. Evidentemente, quando se buscam as origens das palavras, é quase inevitável que se considerem várias hipóteses e dificilmente se pode ter certeza absoluta sobre a conclusão. Há outras explicações possíveis para a palavra seno. Uma delas é de que se teria originado da abreviatura s. ins. (semicorda inscrita).” LIMA, Elon Lages. Meu Professor de Matemática. Rio de Janeiro: Instituto de Matemática Pura e Aplicada (IMPA) e Vitae – Apoio à Cultura, Educação e Promoção Social, 1991, p.187. Atividades de Aprendizagem Exercícios Teóricos Exercícios 01 a 14 extraídos da obra: DANTE, Luiz Roberto. Matemática: contexto & aplicações. Vol. 1. 2ª Ed. São Paulo: Ática, 2013. E01. Uma rampa lisa de 10 m de comprimento faz ângulo de 30º com o plano horizontal. Uma pessoa que sobe essa rampa inteira eleva-se quantos metros verticalmente? E02. Um navio está situado exatamente 10 milhas a leste de um ponto A. Um observador, situado exatamente ao sul do navio, vê o ponto A sob um ângulo de 40º. Calcule a distância entre o observador e o navio. E03. Em um exercício de tiro esportivo, o alvo se encontra em uma parede e sua base está situada a 20 m do atirador. Sabendo que o atirador vê o alvo sob um ângulo de 10º em relação à horizontal, calcule a que distância o centro do alvo se encontra do chão. E04. Para determinar a altura de uma torre, um topógrafo coloca o teodolito a 100 m da base e obtém um ângulo de 30º, conforme mostra a figura. • obtemos uma medida de 70º para o ângulo ACB. Sabendo que a luneta do teodolito está a 1,70 m do solo, qual é aproximadamente a altura da torre? E05. Na figura abaixo, qual é a altura do avião em relação ao chão E06. Observe a figura a seguir e responda às questões: a) Qual é o comprimento da escada? b) Qual é o ângulo formado pela escada e o chão? E07. Queremos saber a largura l de um rio sem atravessá-lo. Para isso, adotamos o seguinte processo: • marcamos dois pontos, A (uma estaca) e B (uma árvore), um em cada margem; • marcamos um ponto C, distante 8 m de A, onde fixamos o aparelho para medir ângulos (teodolito), de tal modo que o ângulo no ponto A seja reto; Nessas condições, qual é a largura l do rio? E08. Em Física muitas grandezas são representadas por vetores, que são segmentos de reta orientados que possuem um tamanho (módulo), uma direção e um sentido (indicado pela flecha na ponta do vetor). Quando a direção desses vetores não é nem horizontal nem vertical, eles podem ser decompostos em outros dois vetores, sendo um horizontal e outro vertical. Na figura a seguir, observa-se um vetor V, de módulo (tamanho) 10, cuja direção está inclinada 30° em relação à horizontal. Usem seus conhecimentos de Trigonometria para calcular qual é o módulo (tamanho) do vetor Vx na horizontal e do vetor Vy na vertical. E09. As ruas Canário e Tico-Tico são perpendiculares. A distância entre os pontos A e B é de 50 m. As ruas Canário e Sabiá cruzam -se em B formando um ângulo de 60º. Qual é o perímetro do triângulo ABC determinado pelos cruzamentos dessas três ruas? (Use 7,13 ) E10. Na construção de um telhado foram usadas telhas francesas e o “caimento” do telhado é de 20º em relação ao plano horizontal. Sabendo que, em cada lado da casa, foram construídos 6 m de telhado e que, até a laje do teto, a casa tem3 m de altura, determine a que altura se encontra o ponto mais alto do telhado dessa casa. E11. Um avião levanta voo em A e sobe fazendo um ângulo constante de 15º com a horizontal. A que altura estará e qual a distância percorrida quando sobrevoar uma torre situada a 2 km do ponto de partida? E12. Calcule a medida x indicada na figura abaixo: E13. Um segmento AB de 10 cm faz um ângulo agudo a com a horizontal. Sua projeção A’B’ na horizontal mede 35 cm. Qual é o valor do ângulo ? E14. Um arame de 120 m de comprimento é esticado do topo de um prédio até o solo. Calcule a altura do prédio sabendo que o arame forma com o solo um ângulo de 25º. Respostas dos Exercícios Teóricos: E01. 5 m E02. 12,05 milhas E03. 3,6 m E04. 59,7 m E05. 2500 m E06. a) 8m b) 30º E07. 22 m E08. Vx = 35 e Vy = 5 E09. 235 m E10. 5,04 m E11. h = 540 m e d = 2.062 m E12. 350 E13. = 30º E14. 50,4 m Testes T01. Acredita-se que a necessidade de avaliar distâncias inacessíveis tenha colaborado para o surgimento do cálculo trigonométrico, já que essas medidas podem ser estimadas com o auxílio da Trigonometria no triângulo retângulo. Atualmente, um instrumento óptico bastante usado para esse tipo de trabalho é o teodolito, que permite medir ângulos verticais e horizontais. a) 10 m b) 8 m c) 8,65 m d) 5,78 m e) 6,56 m T02. Um avião decola de um ponto B sob inclinação constante de 15º com a horizontal. A 2 km de B se encontra a projeção vertical C do ponto mais alto D de uma serra de 600 m de altura, conforme figura. Considerando cos 15º 0,97; sen 15º 0,26; tg 15º 0,27, é correto afirmar que: a) não haverá colisão do avião com a serra; b) haverá colisão do avião com a serra antes de alcançar 540 m de altura; c) haverá colisão do avião com a serra em D; d) se o avião decolar 220 m antes de B, mantendo a mesma inclinação, não haverá colisão do avião com a serra. T03. Em uma aula prática de seu curso de Engenharia Civil, Edmílson teve de determinar a altura de um prédio situado em terreno plano. Instalado o teodolito em um ponto do terreno, o estudante conseguiu ver o topo do prédio sob ângulo de 60°. Afastando-se o aparelho mais 5 m do edifício, seu topo passou a ser visto sob ângulo de 45°. Considerando que o teodolito tem uma altura de 1,17 m e tomando 1,732 como aproximação para 3 , a altura do edifício é: a) 9 m b) 6,82 m c) 11,83 m d) 13 m e) 11 m Usando um teodolito a partir do segmento AB apresentado na fotografia ao lado, foi possível medir dois ângulos: o90CÂB = e o30AĈB = . Como foi obtida a distância AB = 5 m, e tomando 1,73 como aproximação para 3 , a distância entre os pontos A e C é: T04. (Enem-2010) Um balão atmosférico, lançado em Bauru (343 quilômetros a noroeste de São Paulo), na noite do último domingo, caiu nesta segunda-feira em Cuiabá Paulista, na região de Presidente Prudente, assustando agricultores da região. O artefato faz parte do programa Projeto Hibiscus, desenvolvido por Brasil, França, Argentina, Inglaterra e Itália, para a medição do comportamento da camada de ozônio, e sua descida se deu após o cumprimento do tempo previsto de medição. Na data do acontecido, duas pessoas avistaram o balão. Uma estava a 1,8 km da posição vertical do balão e o avistou sob um ângulo de 60°; a outra estava a 5,5 km da posição vertical do balão, alinhada com a primeira, e no mesmo sentido, conforme se vê na figura, e o avistou sob um ângulo de 30°. Qual a altura aproximada em que se encontrava o balão? a) 1,8 km b) 1,9 km c) 3,1 km d) 3,7 km e) 5,5 km T05. De um ponto A no solo, vistam-se a base B e o topo C de um bastão colocado verticalmente no alto de uma colina, sob ângulos de 30º e 45º, respectivamente. Se o bastão mede 4 m de comprimento, a altura da colina, em metros, é igual a: a) 3 b) 2 c) 32 d) )13(2 + e) )33(2 + T06. (Enem-2011) Para determinar a distância de um barco até a praia, um navegante utilizou o seguinte procedimento: a partir de um ponto A, mediu o ângulo visual 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 2. A figura ilustra essa situação: Suponha que o navegante tenha medido o ângulo = 30° 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) 1000 m b) 31000 m c) 3 3 2000 m d) 2000 m e) 32000 m T07. Topografia é área do conhecimento que trabalha com levantamento de dados para a representação gráfica detalhada de uma região da superfície terrestre (distâncias, relevo, formas, etc.). Esse nome vem do idioma grego, em que topos significa ‘lugar’ e graphein significa ‘descrever’: “descrição de um lugar”. Desde as civilizações mais antigas, os povos já demarcavam a posição e limitavam a extensão de suas terras aplicando técnicas rudimentares de Topografia. Imagine que Thaís, estudante do curso de Engenharia Civil, cursando a disciplina de Topografia, caminha em uma pequena estrada retilínea paralela a uma praia, quando vê, da estrada, um grande barco parado no mar. Curiosa, quer saber a distância do barco à estrada. Pega seu teodolito no carro e verifica que a reta que une o barco ao ponto onde ela está forma 45° com a estrada. Após percorrer mais 1.350 m na estrada, Thaís verifica que a reta que une o barco ao novo ponto onde ela está forma com a estrada um ângulo de 30°; com essas informações, calcula a distância desejada. Se ela usou 1,7 como aproximação para 3 e acertou todos os cálculos, a distância que encontrou foi: a) 5 km b) 2,5 km c) 0,5 km d) 0,25 km e) 0,05 km T08. (Enem-2009) Ao morrer, o pai de João, Pedro e José deixou como herança um terreno retangular de 3 km 2 km que contém uma área de extração de ouro delimitada por um quarto de círculo de raio 1 km a partir do canto inferior esquerdo da propriedade. Dado o maior valor da área de extração de ouro, os irmãos acordaram em repartir a propriedade de modo que cada um ficasse com a terça parte da área de extração, conforme mostra a figura. Em relação à partilha proposta, constata-se que a porcentagem da área do terreno que coube a João corresponde, aproximadamente, a: 58,0 3 3 Considere a) 50% b) 43% c) 37% d) 33% e) 19% T09. Um observador, no ponto B da figura ao lado, vê um prédio de modo que o ângulo ABC é de 105°. Se esse observador está situado a uma distância de 8 m do prédio e a uma altura de 8 m, qual é a altura do prédio? (Use 7,13 ) a) 21,6 m b) 17 m c) 18,6 m d) 25,5 m e) 30,6 m T10. Uma pessoa de 1,65 m de altura observa o topo de um edifício conforme o esquema abaixo. Para sabermos a altura do prédio, devemos somar 1,65m a: a) bcos() b) acos() c) asen() d) btg() e) bsen() Respostas dos Testes: 01. C 02. B 03. D 04. C 05. D 06. B 07. C 08. E 09. A 10. E 1.4. Estudo da Circunferência Trigonométrica 1.4.1. Introdução Os ângulos aparecem nos registros da Grécia antiga associados ao estudo dos elementos de um círculo, relacionados com arcos e cordas. As propriedades dos ângulos centrais de uma circunferência eram conhecidas desde o tempo de Eudoxo — astrônomo, matemático e filósofo grego que viveu no séculoIV a.C. —, que teria usado medidas de ângulos em diversos cálculos, como a determinação das dimensões da Terra e da distância relativa entre o Sol e a Terra. Acredita-se que os sumérios e os acadianos, antigos povos habitantes da Mesopotâmia (3500 a.C.), já sabiam medir ângulos — é atribuída aos sumérios a criação da escrita cuneiforme, a mais antiga de que se tem notícia. Feita com o auxílio de uma cunha, a escrita cuneiforme era composta de traços verticais, horizontais e oblíquos. A divisão do círculo em partes iguais, obtida por meio de ângulos centrais congruentes, aparece bem mais tarde. Hipsicles (século III a.C.) foi um dos primeiros astrônomos gregos a dividir o círculo em 360 partes iguais, mas não há evidência científica da escolha desse número. O que pode tê-la influenciado é o fato de já se saber que o movimento de translação da Terra em torno do Sol se realizava em um período de aproximadamente 360 dias. Mas a hipótese mais provável é ter havido a influência do sistema de numeração de base sexagesimal (base 60), utilizado na Babilônia, justificando também as subdivisões das medidas dos ângulos, que seguem essa base. A Trigonometria, como seu nome sugere, é o estudo das medidas envolvidas no triângulo. Seu propósito inicial é, portanto, a resolução de problemas relacionados a triângulos. Já estudamos as relações entre os ângulos e os lados de um triângulo retângulo, as razões trigonométricas. Agora, vamos estender esses conceitos a ângulos maiores do que 180°, e para isso contaremos com o apoio de uma circunferência, chamada circunferência trigonométrica, na qual serão considerados os ângulos centrais. 1.4.2. Conceitos Trigonométricos Básicos Neste tópico vamos fazer um estudo mais abrangente de seno, cosseno e tangente, uma necessidade mais recente da Matemática. Nesse novo contexto, o triângulo retângulo é insuficiente para as definições necessárias e precisamos estabelecer um novo “ambiente” para a Trigonometria: a circunferência trigonométrica. Para isso, vamos relembrar alguns conceitos necessários: ❖ Arco geométrico: é uma das partes da circunferência delimitada por dois pontos, incluindo-os. Se os dois pontos coincidirem, teremos arco nulo ou arco de uma volta. ❖ Medida e comprimento de um arco: considere um ponto A sobre uma circunferência de raio r e centro O. Deslocando-se o ponto A sobre a circunferência, ele percorre uma distância l ao mesmo tempo em que gira um ângulo em torno do centro O. Esse movimento do ponto A descreve um arco de circunferência de medida e comprimento l. Para a medida usam-se geralmente unidades como o grau e o radiano. Para o comprimento l usam-se em geral unidades como metro, centímetro, quilômetro, etc. • Medida de uma circunferência em graus: 360°. • Comprimento de uma circunferência de raio r: C = 2r . ❖ Arco e ângulo central: todo arco de circunferência tem a mesma medida do ângulo central que o subtende. ❖ Unidades para medir arcos de circunferência (ou ângulos): As unidades mais usadas para medir arcos de circunferência (ou ângulos) são o grau e o radiano. • Grau: quando dividimos uma circunferência em 360 partes congruentes, cada uma dessas partes é um arco de um grau (1°). Considere o arco AB, que vai de A para B no sentido anti-horário: O comprimento l depende do raio da circunferência, mas a medida não. Arco: Medida de AB = Ângulo Central: Medida de = Considere cinco circunferências concêntricas de raios diferentes e um mesmo ângulo central subtendendo arcos em todas elas. Os cinco arcos terão a mesma medida? E terão o mesmo comprimento? arco AB de 270º (três quartos de volta) arco AB de 90º (um quarto de volta) arco AB de 180º (meia volta) arco AB de 360º ou 0o (uma volta ou nulo) O grau foi dividido em 60 partes menores denominadas minuto. O minuto foi dividido também em 60 partes menores denominadas segundo. Assim, um arco de dois graus, trinta e cinco minutos e quarenta segundos é representado por: 2°35’40’’. • Radiano: um arco de um radiano (1 rad) é um arco cujo comprimento retificado é igual ao raio da circunferência. Isso deve ser interpretado da seguinte forma: Se temos um ângulo central de medida 1 radiano, então ele subtende um arco de medida 1 radiano (lembre-se que a medida do arco é igual à medida do ângulo central) e comprimento de 1 raio. Se temos um ângulo central de medida 2 radianos, então ele subtende um arco de medida 2 radianos e comprimento de 2 raios. Se temos um ângulo central de medida radianos, então ele subtende um arco de medida radianos e comprimento de raios. Assim, se a medida do arco for dada em radianos, teremos l = r. ❖ Relação entre as unidades para medir arcos (ou ângulos): Lembre-se de que o comprimento C da circunferência de raio r é igual a C = 2r, em que = 3,141592... Como cada raio r corresponde a 1 rad, podemos afirmar que o arco correspondente à circunferência mede: 2r = 21 rad = 2 rad. Sabendo que um arco de 180º mede rad , podemos fazer a conversão de unidades usando uma regra de três simples. Porém, recomendamos que você se acostume a fazer as principais conversões entre grau e radiano mentalmente, sem recorrer à regra de três. Esse procedimento é muito simples se observarmos que: Existem outras unidades para medir arcos, por exemplo, o grado, que é um arco obtido a partir da divisão da circunferência em 400 partes iguais. Porém, as unidades mais usadas são o grau e o radiano. • 90º é 2 1 de 180º; logo, é 2 1 de rad → 90º = 2 rad. • 30º é 6 1 de 180º; logo, é 6 1 de rad → 30º = 6 rad. • 60º é 3 1 de 180º; logo, é 3 1 de rad → 60º = 3 rad. • 45º é 4 1 de 180º; logo, é 4 1 de rad → 45º = 4 rad. Você pode (e deve!) memorizar estas relações para agilizar as conversões. Veja outro exemplo: 120º é o dobro de 60º, então: 120º = 3 2 3 2 = rad. Atividades de Aprendizagem Exercícios Teóricos Exercícios 01 a 14 extraídos da obra: DANTE, Luiz Roberto. Matemática: contexto & aplicações. Vol. 2. 2ª Ed. São Paulo: Ática, 2013. E01. Se o comprimento de uma circunferência é 2 cm, qual seria o comprimento de um arco de: a) b) c) d) e) f) g) E02. Converta em radianos: a) 210º b) 300º c) 120º d) 115º e) 270º f) 135º g) 150º E03. Expresse em graus: a) 6 b) 6 5 c) 4 d) 4 5 e) 3 4 f) 5 6 g) 7 2 E04. Determine a medida, em radianos, de um arco de 20 cm de comprimento contido em uma circunferência de raio 8 cm. E05. Qual é o comprimento de um arco correspondente a um ângulo central de 45° contido em uma circunferência de raio 2 cm? E06. Calcule, em radianos, a medida do ângulo central correspondente a um arco de comprimento 15 cm contido numa circunferência de raio 3 cm. E07. Determine o ângulo, em radianos, em cada item: a) b) E08. Um pêndulo tem 15 cm de comprimento e, no seu movimento, suas posições extremas formam um ângulo de 60°. Qual é o comprimento do arco que a extremidade do pêndulo descreve? Respostas dos Exercícios Teóricos: E01. a) cm b) cm 2 c) cm 3 d) cm 6 e) cm 3 2 f) cm 3 4 g) cm 2 3 E02. a) rad 6 7 b) rad 3 5 c) rad 3 2 d) rad 36 23 e) rad 2 3 f) rad 4 3 g) rad 6 5 E03. a) 30º b) 150º c) 45º d) 225º e) 240º f) 216º g) 3431 7 360 o = E04. rad 2 5 E05. cm 2 E06. rad 5 E07. a) rad ,21 b) rad 3 2 E08.cm 7,15 1.4.3. Circunferência Trigonométrica À circunferência trigonométrica de centro O, vamos associar um sistema de coordenadas cartesianas ortogonais, fixando o ponto A de coordenadas (1, 0) como origem dos arcos (conforme figura ao lado). Os eixos x e y dividem a circunferência trigonométrica em quatro partes congruentes chamadas quadrantes, numeradas de 1 a 4 e contadas a partir de A, no sentido positivo. Os pontos A, B, A’ e B’ são pontos dos eixos e por isso não são considerados pontos dos quadrantes. Para todo ponto (x, y) pertencente à circunferência trigonométrica, temos -1 x 1 e -1 y 1. Denomina-se circunferência trigonométrica à circunferência orientada, de centro na origem do sistema de coordenadas cartesianas ortogonais, cujo raio tem 1 unidade de comprimento e na qual o sentido positivo é o anti-horário. 1.4.4. Arcos Côngruos ou Congruentes Toda vez que o ponto da circunferência, final do arco iniciado em (1, 0), é o mesmo para dois arcos diferentes (por exemplo, 0 e 2), chamamos esses arcos de arcos côngruos ou congruentes. É conveniente notar que todos os arcos côngruos diferem entre si de um múltiplo de 2, que é o comprimento de cada volta. Imaginando o ponto como um móvel que se desloca sobre a circunferência no sentido anti-horário, teríamos o seguinte: • na primeira figura, o ponto deslocou-se 3 ou 60° de A até B; • na segunda figura, o ponto deslocou-se uma volta inteira (2 ou 360°) e mais 3 ou 60°; ou seja, deslocou-se 3 7 ou 420°; • na terceira figura, o ponto deslocou-se duas voltas inteiras (22 ou 2 360°) e mais 3 ou 60°; ou seja, 3 13 ou 780°. Supondo que o ponto se deslocasse k voltas inteiras, o número associado à extremidade B do arco AB seria escrito assim: Zk com ,360k60ou 2k 3 oo ++ Podemos então definir: Dois arcos são côngruos ou congruentes quando suas medidas diferem em um múltiplo de 2 rad ou 360°. Atividades de Aprendizagem Exercícios Teóricos E01. Escreve a expressão geral dos arcos congruentes a: a) 60º b) 120º c) 4 5 rad d) 6 11 rad E02. Dê a expressão geral, em radianos, dos arcos de extremidades nos pontos indicados, considerando a origem em A: a) b) c) d) e) f) E03. Encontre a 1ª determinação, ou seja, o menor valor não negativo côngruo ao arco de: a) 780º b) 1140º c) -400º d) 2 15 rad e) 3 10 rad f) 2 9 rad E04. “Em 1792, durante a Revolução Francesa, houve na França uma reforma de pesos e medidas que culminou na adoção de uma nova unidade de medida de ângulos. Essa unidade dividia o ângulo reto em 100 partes iguais, chamadas grados. Um grado (1 gr) é, então, a unidade que divide o ângulo reto em 100 partes iguais, e o minuto divide o grado em 100 partes, bem como o segundo divide o minuto também em 100 partes. Tudo isso para que a unidade de medição de ângulos ficasse em conformidade com o sistema métrico decimal. A ideia não foi muito bem- sucedida, mas até hoje encontramos na maioria das calculadoras científicas as três unidades: grau, radiano e grado.” (DANTE, 2013, p.34) Com base no texto acima, responda: a) A quantos grados equivale meia volta de circunferência? E uma volta inteira? b) Em qual quadrante termina o arco trigonométrico de 250 gr? c) A quantos grados equivale 1 rad? d) A quantos graus equivale 1 gr. Respostas dos Exercícios Teóricos: E01. a) + k2 3 ou 60º + 360ºk; com k Z. b) + k2 3 2 ou 120º + 360ºk; com k Z. c) + k2 4 5 ou 225º + 360ºk; com k Z. d) + k2 6 11 ou 330º + 360ºk; com k Z. E02. a) Z.k com ,k2 6 6 30o + → = b) Z.k com ,k2 4 4 54 )P( o1 + → = Z.k com ,k2 4 5 4 5 252 )P( o2 + → = c) Z.k com ,k2 4 4 54 )P( o1 + → = Z.k com ,k2 4 7 4 7 153 )P( o2 + → = d) Z.k com ,k2 3 2 3 2 120o + → = e) Z.k com ,k2 3 5 3 5 30060 oo + → ==− f) Z.k com ,k2 6 6 03 )P( o1 + → = Z.k com ,k2 6 5 6 5 150 )P( o2 + → = Z.k com ,k2 6 7 6 7 102 )P( o3 + → = Z.k com ,k2 5 11 5 11 303 )P( o4 + → = E03. a) 60º b) 60º c) 320º d) rad 2 3 e) rad 3 4 f) rad 2 E04. a) 200 gr e 400 gr b) 3º quadrante c) 63,7 gr d) 0,9º Testes T01. (PUC-MG) Ao projetar prédios muito altos, os engenheiros devem ter em mente o movimento de oscilação, que é típico de estruturas de arranha-céus. Se o ponto mais alto de um edifício de 400 m descreve um arco de o 2 1 , a medida do arco descrito por esse ponto, em metros, é: a) b) 4 3 c) 3 4 d) 9 10 e) 10 11 T02. (Enem-2004) Nos X-Games Brasil, em maio de 2004, o skatista brasileiro Sandro Dias, apelidado “Mineirinho”, conseguiu realizar a manobra denominada “900”, na modalidade skate vertical, tornando-se o segundo 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. 1.5. Funções Trigonométricas Nesta seção vamos estender os conceitos de sen(), cos() e tg() para todos os valores reais do número . Dessa forma, vamos definir o seno, cosseno e tangente como funções reais ais quais chamamos de funções trigonométricas. 1.5.1. Função seno Dado um número real x, podemos associar a ele o valor do seno de um ângulo (ou arco) de x radianos: Definimos a função trigonométrica seno como a função que associa a cada número real x o valor real de sen(x), ou seja, f: ℛ → ℛf(x) = sen(x). ❖ Gráfico Calculando os valores do seno de x para alguns valores de x, vemos que o gráfico da função 𝑓(𝑥) = 𝑠𝑒𝑛(𝑥) tem o seguinte aspecto: ❖ Periodicidade Observando o gráfico da função seno, vemos que a função repete periodicamente seus valores nos intervalos ..., [−2, 0], [0, 2], [2, 4], ... ; daí dizemos que a função seno é periódica. Observemos que sen(x) = sen(x + 2) = sen(x + 4) = ..., para todo x ℛ, dessa forma, dizemos que o período da função seno é 2 e indicamos por p = 2. ❖ Sinal Para analisar o sinal da função seno recorremos ao ciclo trigonométrico. Podemos observar que a função seno é positiva para os valores do 1º e 2º quadrantes e negativa para valores do 3º e 4º quadrantes. • O domínio da função seno é o conjunto dos números reais e a imagem é o intervalo [−1, 1]. • sen(x) = 0, para x = k, com k Z. sen(x) > 0, para x no 1º e 2º quadrantes e para x = 2k 2 + , com k Z. sen(x) < 0, para x no 3º e 4º quadrantes e para x = 3 2k 2 + , com k Z. 1.5.2. Função cosseno Dado um número real x, também podemos associar a ele o valor do cosseno de um ângulo (ou arco) de x radianos. Definimos a função trigonométrica cosseno como a função que associa a cada número real x o valor real de cos(x), ou seja, f: ℛ → ℛf(x) = cos(x). ❖ Gráfico Calculando os valores do cosseno de x, para alguns valores de x, vemos que o gráfico da função f(x) = cos(x) tem o seguinte aspecto: Observe que o gráfico da função cosseno é simétrico em relação ao eixo y. Além disso, a curva definida pela função f(x) = cos(x) é a curva senóide transladada 2 unidades paraa direita. ❖ Sinal Analisando o sinal da função cosseno, vemos que a função cosseno é positiva para os valores do 1º e 4º quadrantes e negativa para valores do 2º e 3º quadrantes. • O domínio da função cosseno é o conjunto dos números reais e a imagem é o intervalo [−1, 1]. • A função cosseno é periódica de período p = 2. • cos(x) = 0, para x = k 2 , com k Z. cos(x) > 0, para x no 1º e 4º quadrantes e para x = 2 2k + , com k Z. cos(x) < 0, para x no 2º e 3º quadrantes e para x = 2k + , com k Z. 1.5.3. Função tangente Definimos a função trigonométrica tangente como a função que associa a cada número real x o valor real de tg(x), ou seja, sen(x) f (x) tg(x) cos(x) = = , para x k , 2 + com k Z. ❖ Gráfico Calculando os valores do seno de x, para alguns valores de x, vemos que o gráfico da função f(x) = tg(x) tem o aspecto da imagem ao lado. Observe que o gráfico da função tangente é simétrico em relação à origem. ❖ Sinal Pela definição da função f(x) = tg(x), vemos que a função tangente é positiva para os valores do 1º e 3º quadrantes e negativa para valores do 2º e 4º quadrantes. • A função tangente é periódica de período p = . • O domínio da função tangente é o conjunto x ℛ, x k , 2 + com k Z e a imagem é o conjunto dos números reais.
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