Aula 10 de Trigonometria - Matemática Básica - PDF

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Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho Aula 10 Trigonometria Metas Nesta aula vamos relembrar o teorema de Pitágoras, introduzir e aplicar as importantes razões trigonométricas, obtidas a partir dos lados de um triângulo retângulo. Objetivos Ao final desta aula você deve:  conhecer e aplicar as razões trigonométricas seno, cosseno e tangente;  conhecer relações importantes entre as razões trigonométricas;  resolver equações e inequações trigonométricas;  conhecer as leis dos senos e dos cossenos; 1 Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho Introdução à Trigonometria A palavra Trigonometria tem origem grega e seu significado está ligado às medidas de um triângulo (trigonos: triângulo e metrein: medidas). É a área da Matemática onde se estuda as relações existentes entre os lados e os ângulos de um triângulo. Ela surgiu devido às necessidades da Astronomia, para calcular o tempo e se desenvolveu na Geografia e Navegação. Os estudos iniciais estão relacionados aos povos babilônicos e egípcios, sendo desenvolvidos pelos gregos e indianos. Através da prática, conseguiram criar situações de medição de distâncias inacessíveis. Hiparco de Niceia , que viveu em cerca de 120 a.C , considerado o fundador da Trigonometria, foi um astrônomo grego, que introduziu a Trigonometria como ciência. Por meio de estudos ele implantou as relações existentes entre os elementos do triângulo. O Teorema de Pitágoras possui papel importante no desenvolvimento dos estudos trigonométricos, pois é através dele que desenvolvemos fórmulas teóricas comumente usadas nos cálculos relacionados a situações práticas cotidianas. Mais tarde, por volta do século XVI, apareceu o primeiro gráfico de uma função trigonométrica, a curva seno. Posteriormente ao desenvolvimento do Cálculo Diferencial e Integral, pelos cientistas Isaac Newton e Leibniz, a Trigonometria ganhou moldes definitivos no cenário da Matemática, pois as funções trigonométricas estão associadas a fenômenos ondulatórios, sendo constantemente empregadas em outras ciências, como Medicina, Engenharia, Física, Química, Biologia, entre outras. Ângulos Um ângulo é caracterizado por um par de semirretas de origem no mesmo ponto.  O é o vértice do ângulo  r e s as semirretas que formam os lados do ângulo  rôs o ângulo marcado pelo arco 2 Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho Também denotamos o ângulo por O, usando o vértice, quando não há ambiguidade, ou marcamos o ângulo e usamos uma letra (𝛼, 𝜃, 𝛾,.. ), conforme as figuras abaixo. Podemos medir ângulos em graus (sistema sexagesimal), onde dividimos o ângulo de uma volta em 360 partes iguais e 1 grau corresponde a uma porção dessa divisão. Portanto, o ângulo de uma volta em graus corresponde a 360º, meia volta 180º, um quarto de volta 90º e assim por diante. Diz-se que o ângulo é reto se sua medida em graus for igual a 90º, será agudo se for menor do que 90º e será obtuso quando for maior do que 90º. 1° O grau admite dois submúltiplos, o minuto definido por 1´= 60 e o segundo definido por 1` 1° 1´´= 60 = 3600. Elementos do Triângulo Retângulo Todo triângulo retângulo apresenta um ângulo reto e dois agudos. O triângulo ABC da figura abaixo é retângulo em A. Usaremos as letras maiúsculas dos vértices para denotar também os ângulos internos correspondentes e as letras minúsculas a,b,c para denotar os lados opostos aos ângulos A,B,C, respectivamente, e também as medidas dos lados. Assim, temos A=90º e 3 Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho B+C=90º, pois a soma das medidas dos ângulos internos de qualquer triângulo é igual a 180º. Os nomes cateto e hipotenusa são usados apenas nos triângulos retângulos, no nosso caso, a hipotenusa é a, o lado oposto ao ângulo reto, e os demais lados b e c são ditos catetos. Para os triângulos retângulos vale o importante teorema de Pitágoras: Em todo triângulo retângulo, o quadrado da hipotenusa é igual à soma dos quadrados dos catetos: 𝑎2 = 𝑏 2 + 𝑐 2. Atividade1: 1) A hipotenusa de um triângulo retângulo é igual a 2𝑥 e os catetos 2 e 𝑥. Detemine a medida da hipotenusa. 2) Mostre que o único triângulo retângulo cujos lados são inteiros consecutivos possui lados medindo 3,4 e 5. 3) Calcule as medidas dos lados de um triângulo retângulo isósceles cujo perímetro é igual a 6 2. Razões trigonométricas importantes no triângulo retângulo Para um ângulo agudo de um triângulo retângulo, definimos as importantes razões seno, cosseno e tangente. 𝑐 senC = 𝑎 (Lê-se : seno de C é o cateto oposto dividido pela hipotenusa) 𝑏 cosC = 𝑎 (Lê-se: cosseno de C é o cateto adjacente dividido pela hipotenusa) 𝑐 tgC = 𝑏 (Lê-se: tangente de C é o cateto oposto dividido pelo cateto adjacente) 𝑠𝑒𝑛 𝐶 Observe que tgC =. cos 𝐶 Outras razões importantes são a cossecante, secante e cotangente, onde 1 1 1 𝑠𝑒𝑐𝐶 = 𝑐𝑜𝑠𝐶 , 𝑐𝑜𝑠𝑠𝑒𝑐𝐶 = 𝑠𝑒𝑛𝐶 𝑒 𝑐𝑜𝑡𝑔𝐶 = 𝑡𝑔𝐶. 4 Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho Exemplo1: 1)Dê o valor de senC , cosC e tgC para o triângulo retângulo abaixo. 4 3 4 Solução: Pela definição senC = 5 , cosC = 5 e tgC = 3. 2) Calcule senB, cosB e determine o valor de 𝑐𝑜𝑠 2 𝐵 + 𝑠𝑒𝑛2 𝐵. Solução: 2 2 4 2 4 2 2 2 𝑐𝑜𝑠𝐵 = 4 = , 𝑠𝑒𝑛𝐵 = 4 = e 𝑐𝑜𝑠 2 𝐵 + 𝑠𝑒𝑛2 𝐵 = + = 1. 2 2 2 2 2 2 3)Num triângulo retângulo de hipotenusa 2 5, a soma dos catetos é 6. Calcule o cosseno do menor ângulo do triângulo. Solução: Vamos denotar um cateto por x e o outro será 6-x, já que, por hipótese, a soma dos catetos é 6. Pelo teorema de Pitágoras, segue que (2 5)2 = 𝑥 2 + (6 − 𝑥)2 ⟺ 20 = 𝑥 2 + 36 − 12𝑥 + 𝑥 2 ⟺ 20 = 2𝑥 2 − 12𝑥 + 36 ⟺ 2𝑥 2 − 12𝑥 + 16 = 0 ⟺ 𝑥 2 − 6𝑥 + 8 = 0 ⇔ 𝑥 = 2𝑜𝑢 𝑥 = 4. Portanto, as dimensões do triângulo são 2,4 e 2 5. O menor ângulo 𝛼 do triângulo é formado pela hipotenusa e o cateto de medida 4, 4 2 5 logo 𝑐𝑜𝑠𝛼 = =. 2 5 5 Atividade2: 1) Num triângulo ABC, retângulo em A, a hipotenusa é a=25cm e cosB=0,96. Calcule o perímetro do triângulo. 5 Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho 2) Num triângulo ABC, retângulo em A, temos b=4cm e a-c=2cm. Calcule tgC, sendo os lados a , b e c opostos, respectivamente, A , B e C. 3) Calcule os valores de 𝑥 𝑒 𝑦 da figura. Caro leitor, nesse ponto devemos refletir um pouco sobre as razões introduzidas. As seis razões trigonométricas, seno, cosseno, tangente, cossecante, secante e cotangente não dependem do “tamanho do triângulo retângulo”; elas dependem apenas da medida do ângulo. De fato, dois triângulos retângulos com um ângulo agudo de mesma medida são semelhantes. 𝑎 𝑐 Portanto, de acordo com as figuras acima, temos por semelhança que = 𝑐´ ⇒ 𝑎´ 𝑐´ 𝑐 𝑎 𝑏 𝑏´ 𝑏 = 𝑎 ⇒ 𝑠𝑒𝑛𝐶 = 𝑠𝑒𝑛𝐶´ e de = 𝑏´ ⇒ 𝑎´ = 𝑎 ⇒ 𝑐𝑜𝑠𝐶 = 𝑐𝑜𝑠𝐶´. Daí, segue que os 𝑎´ 𝑎´ valores da tangente, cotangente, secante e cossecante só dependem da medida 𝛼 do ângulo. 𝑏 𝑏 OBS: Pela figura acima, vemos que 𝑠𝑒𝑛 90° − 𝛼 = 𝑎 = 𝑐𝑜𝑠𝛼, 𝑡𝑔 90° − 𝛼 = 𝑐 = 𝑎 𝑐𝑜𝑡𝑔𝛼 , sec 90° − 𝛼 = 𝑐 = 𝑐𝑜𝑠𝑠𝑒𝑐𝛼 , o que justifica os nomes das razões( cosseno de 𝛼 é seno do complementar de 𝛼 𝑒 𝑎𝑠𝑠𝑖𝑚 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑎𝑛𝑡𝑒). No exemplo1 exercício 2 acima, verificamos que a soma dos quadrados do seno e do cosseno do mesmo ângulo B é igual a 1. Abaixo, vamos mostrar que, na verdade, essa relação é verdadeira para qualquer ângulo 𝛼 agudo e mais tarde vamos estendê-la a um ângulo qualquer. Considere o triângulo retângulo ABC. 6 Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho De fato, pelo teorema de Pitágoras sabemos que 𝑎2 = 𝑏 2 + 𝑐 2 , mas como 𝑐 𝑏 sen𝛼 = 𝑎 e cos𝛼 = 𝑎 , temos que 𝑐 = 𝑎 𝑠𝑒𝑛 𝛼 e 𝑏 = 𝑎 𝑐𝑜𝑠𝛼, logo 𝑎2 = (𝑎𝑐𝑜𝑠𝛼 2 ) + (𝑎𝑠𝑒𝑛𝛼)2 ⟹ 𝑎2 = 𝑎2 𝑐𝑜𝑠 2 𝛼 + 𝑎2 𝑠𝑒𝑛2 𝛼 ⟹ 𝑐𝑜𝑠 2 𝛼 + 𝑠𝑒𝑛2 𝛼 = 1 Assim, temos a Identidade Trigonométrica Fundamental: 𝑐𝑜𝑠 2 𝛼 + 𝑠𝑒𝑛2 𝛼 = 1 Ângulos Notáveis A) 45º No triângulo retângulo isósceles ao lado, os catetos medem 1, a hipotenusa 2 e os ângulos 1 2 agudos 45º. Logo, sen45º= = , cos45º 2 2 2 = e tg45º=1. 2 B) 30º e 60º 7  Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho Dividimos o triângulo equilátero de lado 1, tomamos a altura BH( que também é bissetriz de B) e formamos um triângulo retângulo, cujos ângulos agudos medem 30º e 60º, conforme a figura acima. De acordo com o triângulo retângulo HBC, temos que 1/2 1 𝑠𝑒𝑛30° = 𝑐𝑜𝑠60° = = , 1 2 3/2 3 𝑐𝑜𝑠30° = 𝑠𝑒𝑛60° = = , 1 2 1 3 𝑡𝑔30° = 2 = , 3/2 3 3/2 𝑡𝑔60° = = 3. 1/2 Os valores acima são precisos. Para os demais ângulos pode-se usar alguma identidade trigonométrica para o cálculo das razões trigonométricas ou ainda podemos aproximar esses valores usando ferramentas matemáticas mais sofisticadas. As calculadoras científicas, em geral, nos dão valores aproximados para essas razões. Porém, podemos fazer aproximações, ainda que grosseiras, usando um transferidor e uma régua. Observe o próximo exemplo. Exemplo2: Com o auxílio de uma régua e um transferidor, vamos aproximar os valores de sen25°, cos25° e tg25°. Solução: Desenhamos com o auxílio de um transferidor um ângulo rÔs de 25º. Marcamos A em s, tal que AO=10cm. A seguir traçamos AB perpendicular a r e medimos com a régua AB≅4,3cm e OB≅9,1cm. Temos, então : 𝐴𝐵 4,3 𝑠𝑒𝑛25º = 𝑂𝐴 ≅ 10 = 0,43 , 𝑂𝐵 9,1 𝑐𝑜𝑠25º = 𝑂𝐴 ≅ = 0,91 , 10 𝐴𝐵 4,3 𝑡𝑔25º = 𝑂𝐵 ≅ 9,1 ≅ 0,47. Exemplo3: Um observador em A vê uma torre vertical CD sob um ângulo de 30° e caminhando até B passa a vê-la sob 40°. Dados AB=40 e a altura do observador h=1,70m, calcule, aproximada-mente, a altura da torre 𝑥 + ℎ e a que distância 𝑑 ela se encontra do observador. Suponha 𝑠𝑒𝑛40° ≅ 0,64,𝑐𝑜𝑠40° ≅ 0,77 𝑒 𝑡𝑔40° ≅ 0,84. 8 Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho 𝐶´𝐷 𝑥 Solução: No triângulo retângulo B´C´D, temos 𝑡𝑔40° = =. 𝐵´𝐶´ 𝑑 3 𝐶´𝐷 𝑥 No triângulo retângulo A´C´D, temos = 𝑡𝑔30° = 𝐴´𝐶´ = 40+𝑑. Logo, 3 3 3 3 40 3 𝑑 𝑡𝑔40° = 𝑥 e 𝑥 = 40 + 𝑑 ⟹ 𝑑 𝑡𝑔40° = 40 + 𝑑 ⟹ 𝑑 𝑡𝑔40° − = 3 3 3 3 40 3 ⟹ 𝑑 = 3𝑡𝑔40°− ≅87,9 m. Portanto, 𝑥 = 𝑑. 𝑡𝑔40° ≅ 73,08𝑚 e a altura da torre 3 é aproximadamente 74,8m. Atividade3: 1) Com o auxílio de uma régua e um transferidor, aproxime os valores de sen70°, cos70° e tg70°. 2) Num triângulo retângulo, um cateto mede 12 cm e o ângulo oposto é de 60°. Calcule a hipotenusa e o outro cateto. Faça um esboço. 3) Um avião levanta vôo sob um ângulo de 30°. Quando tiver percorrido meio quilômetro, a que altura estará do solo? Faça um esboço. 4) Uma escada de 6m de comprimento está encostada a uma parede vertical, formando com ela um ângulo de 30° graus. Calcule a distância do pé da escada à parede. 5) Quando o sol está a 60° acima da linha do horizonte, qual é o comprimento da sombra de um poste de 7,5m de altura? Aproxime o resultado em metros com uma casa decimal. Arcos e ângulos na circunferência em radianos Quando cortamos uma circunferência de raio r num ponto e a “desentortamos” , obtemos um segmento de reta cuja medida é dada pela fórmula 𝑙 = 2𝜋𝑟 e essa medida é chamada de comprimento da circunferência. Quando tomamos um arco s dessa circunferência, correspondente a um ângulo central 𝛼 e o “desentortamos”, o comprimento desse arco pode ser obtido por uma regra de três simples. Medida em graus comprimento do arco 𝛼 ↔ 𝑠 360° ↔ 2𝜋𝑟 2𝜋𝑟𝛼 Logo, 𝑠 =. 360 9 Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho Observe que se tomarmos a mesma abertura 𝛼 com raios 𝑟1 𝑒 𝑟2 , os 2𝜋𝑟1 𝛼 2𝜋𝑟2 𝛼 comprimentos de arco associados 𝑠1 = e 𝑠2 = são diferentes. Porém, note 360 360 𝑠 𝑠 2𝜋𝛼 2𝜋𝛼 𝜋𝛼 que 𝑟1 = 𝑟2 =. Assim, associamos ao ângulo 𝛼 sua medida em radianos = 180 , 1 2 360 360 já que esse valor independe do raio. Sendo assim, obtemos as correspondências Medida 360º 180º 90º 270º 45º 60º 30º 1º 180 ° em 𝜋 graus ≅ 57,3° Medida 2𝜋 𝜋 𝜋 3𝜋 𝜋 𝜋 𝜋 𝜋 1 2 2 4 3 6 180 em ≅ 0,01745 radianos Observe que, nesse caso, o comprimento de um arco da circunferência de raio r e ângulo central de 𝜽 radianos é dado por 𝑠 = 𝜃𝑟. Quando o raio é 1, o comprimento do arco s é igual ao valor do ângulo subtendido 𝜃 em radianos. Exemplo4: 1) Quantos graus mede o arco descrito por uma partícula que faz um percurso de 4𝜋𝑚 numa circunferência de diâmetro 1,6 cm? Solução: Usando a unidade em centímetros, temos que 400𝜋 = 𝜃. 0,8 ⟹ 𝜃 = 400𝜋 180 = 500𝜋 𝑟𝑎𝑑. Logo, o arco descrito em graus é igual a 500𝜋 × = 0,8 𝜋 90.000°. 2)Quantos centímetros percorre uma partícula que descreve um arco de 510º numa circunferência de raio 6? Solução: Primeiro transformamos a medida do ângulo para radianos, então 𝜋 17𝜋 17𝜋 𝜃 = 180. 510 =. Logo, a partícula percorre 𝑠 = 𝜃𝑟 =. 6 = 17𝜋 𝑐𝑚. 6 6 Atividade 4: 10 Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho 1) Calcule o comprimento do arco de uma circunferência de raio 2, cujo ângulo central é 30°. 2) Dê a medida em radianos dos ângulos 72°, 210°, 270° e 315°. 3) Determine o valor do raio 𝑟, tal que o comprimento do arco subtendido ao ângulo de 60° seja 3𝜋. O Círculo Trigonométrico Considere num plano um sistema de coordenadas cartesianas xOy e uma circunferência de raio unitário, com centro na origem do sistema. Nesta circunferência, o comprimento de qualquer arco é igual à medida, em radianos, do ângulo central subtendido por esse arco, pois 𝑙 = 𝑟𝜃 = 𝜃. Veremos agora, como associar a cada número real 𝜃 um ponto no círculo trigonométrico.  Se 𝜃=0 fazemos corresponder o ponto A=(1,0), origem do círculo trigonométrico.  Se 𝜃 >0, partimos de A e percorremos um arco de comprimento 𝜃 no círculo trigonométrico, no sentido anti-horário.  Se 𝜃 0 indica o sentido anti-horário para as voltas, enquanto k0, fazer um percurso de comprimento 𝜃 é percorrer um arco de 𝜃 radianos(rad) 11 Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho sobre o círculo trigonométrico no sentido anti-horário e para 𝜃 < 0, o arco tem comprimento – 𝜃 e é percorrido no sentido horário. Exemplo5: 2𝜋 1) Marque no círculo trigonométrico os ângulos correspondentes a 𝑒 3 𝜋 − 3 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑜𝑠. Solução: 2)Divida o círculo trigonométrico em 8 partes iguais, a partir de A=(1,0), e marque o arco 𝜃, correspondente a cada ponto divisor, para 0 ≤ 𝜃 ≤ 2𝜋. Solução: 3) Descubra o ângulo congruente no intervalo 0,2𝜋 e marque no círculo trigonométrico. 83𝜋 13𝜋 51𝜋 a)36𝜋 b)41𝜋 c) d)- e) 4 6 7 Solução: a) 36𝜋 = 18 × 2𝜋, logo 36𝜋 é congruente a 0. b) 41𝜋 = 𝜋 + 40𝜋, logo 41𝜋 é congruente a 𝜋. 12  Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho 83𝜋 80𝜋+3𝜋 3𝜋 3𝜋 c) Dividindo 83 por 4, temos = = 20𝜋 + =10 × 2𝜋 + , logo 4 4 4 4 83𝜋 3𝜋 é congruente a (135°). 4 4 13𝜋 −12𝜋−𝜋 𝜋 13𝜋 𝜋 d) - = = −2𝜋 − 6 , logo - é congruente a − 6. Porém, queremos o 6 6 6 13𝜋 𝜋 11𝜋 ângulo em [0,2𝜋], assim - = −2𝜋 − 6 + 2𝜋 − 2𝜋 = −4𝜋 +. O ângulo é 6 6 11𝜋 congruente a (330°) 6 51𝜋 49𝜋+2𝜋 2𝜋 e) Dividindo 51 por 7, temos = = 7𝜋 + , mas 7 é ímpar , então 7 7 7 51𝜋 49𝜋+2𝜋 2𝜋 2𝜋 9𝜋 reescrevemos assim = = 7𝜋 + = 6𝜋 + 𝜋 + = 6𝜋 + 7 7 7 7 7 9𝜋 51𝜋 9𝜋 =3 × 2𝜋 + , logo é congruente a (≅ 231°). 7 7 7 Extensão de seno e cosseno à toda a reta A cada 𝜃 ∈ ℝ, associamos um ângulo no círculo trigonométrico. Considerando o lado terminal do ângulo, este tem interseção com o círculo trigo- nométrico num ponto de coordenadas (𝑥, 𝑦), conforme a figura ao lado. Observe que para 0 < 𝜋 𝜃< , temos que 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠𝜃 𝑒 𝑦 = 𝑠𝑒𝑛𝜃, de acordo 2 com o triângulo retângulo da figura. Agora, vamos estender as definições de seno e cosseno para a reta toda usando o ponto de interseção entre o lado terminal do ângulo e o círculo, ou seja, define-se 𝑐𝑜𝑠𝜃 = 𝑥 𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑐𝑖𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑠𝑒çã𝑜 𝑒 𝑠𝑒𝑛𝜃 = 𝑦 𝑎 𝑜𝑟𝑑𝑒𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑠𝑒çã𝑜 , para todo 𝜃 ∈ ℝ. Assim, o 𝑐𝑜𝑠𝜃 será lido no eixo 𝑂𝑥 e o 𝑠𝑒𝑛𝜃 no eixo 𝑂𝑦. Acabamos de definir duas importantes funções, a saber, as funções 𝑠𝑒𝑛: ℝ → ℝ e 𝑐𝑜𝑠: ℝ → ℝ. 13 Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho Note que os valores do seno e do cosseno são os mesmos para ângulos congruentes, já que esses têm o mesmo lado terminal, isto é cos 𝜃 + 2𝑘𝜋 = 𝑐𝑜𝑠𝜃 e 𝑠𝑒𝑛 𝜃 + 2𝑘𝜋 = 𝑠𝑒𝑛𝜃, ∀𝜃 ∈ ℝ. Além disso, o conjunto imagem do seno e do cosseno é o intervalo [-1,1]. Denotando por P o ponto de interseção entre o lado terminal do ângulo e o círculo, temos os seguintes valores.  𝑐𝑜𝑠0 = 1 𝑒 𝑠𝑒𝑛0 = 0, 𝑐𝑜𝑠2𝑘𝜋 = 1 𝑒 𝑠𝑒𝑛2𝑘𝜋 = 0, pois P=(1,0), 𝑘 ∈ ℤ. 𝜋 𝜋  𝑐𝑜𝑠 2 = 0 𝑒 𝑠𝑒𝑛 2 = 1, pois P=(0,1). [Marcamos 90° no sentido anti-horário.]  𝑐𝑜𝑠𝜋 = −1 𝑒 𝑠𝑒𝑛𝜋 = 0, pois P=(-1,0). [Marcamos 180° no sentido anti-horário.] 3𝜋 3𝜋  𝑐𝑜𝑠 = 0 𝑒 𝑠𝑒𝑛 = −1, pois P=(0,-1). [Marcamos 270° no sentido anti-horário.] 2 2 𝜋 𝜋  cos − 2 = 0 𝑒 𝑠𝑒𝑛 − 2 = −1, pois P=(0,-1). [Marcamos 90° no sentido horário.] 5𝜋 5𝜋  cos( 2 ) = 0 𝑒 𝑠𝑒𝑛 = 1, pois P=(0,1). [5𝜋2 =2𝜋+𝜋2 , portanto é congruente a 𝜋2 ] 2 Além disso, temos os sinais do seno e do cosseno:  𝑐𝑜𝑠𝜃 > 0 , se P estiver no 1° ou no 4° quadrante; 𝑐𝑜𝑠𝜃 < 0 , se P estiver no 2° ou no 3° quadrante.  𝑠𝑒𝑛𝜃 > 0 , se P estiver no 1° ou no 2° quadrante; 𝑠𝑒𝑛𝜃 < 0 , se P estiver no 3° ou no 4° quadrante. Identidade trigonométrica fundamental: Aplicando o teorema de Pitágoras a um dos triângulos retângulos da figura anterior de catetos 𝑏 = 𝑠𝑒𝑛𝜃 , 𝑐 = |cosθ⁡| e hipotenusa a=1, obtemos. 2 𝜃 = 1. 𝑐𝑜𝑠 2 𝜃 + 𝑠𝑒𝑛 Essa identidade é válida para todo 𝜃 real, mesmo para os ângulos com lados terminais sobre os eixos coordenados (verifique!). Valores notáveis do seno e do cosseno 𝜋 3 𝜋 1 𝑐𝑜𝑠 = , 𝑠𝑒𝑛 = ; 6 2 6 2 5𝜋 3 5𝜋 1 𝑐𝑜𝑠 =− , 𝑠𝑒𝑛 = ; 6 2 6 2 7𝜋 3 7𝜋 1 𝑐𝑜𝑠 =− , 𝑠𝑒𝑛 =− ; 6 2 6 2 11𝜋 3 11𝜋 1 𝑐𝑜𝑠 = , 𝑠𝑒𝑛 =− ; 6 2 6 2 14 Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho 𝜋 1 𝜋 3 𝑐𝑜𝑠 = , 𝑠𝑒𝑛 = ; 3 2 3 2 2𝜋 1 2𝜋 3 𝑐𝑜𝑠 = − , 𝑠𝑒𝑛 = ; 3 2 3 2 4𝜋 1 4𝜋 3 𝑐𝑜𝑠 = − , 𝑠𝑒𝑛 =− ; 3 2 3 2 5𝜋 1 5𝜋 3 𝑐𝑜𝑠 = , 𝑠𝑒𝑛 =− ; 3 2 3 2 𝜋 2 𝜋 2 𝑐𝑜𝑠 = , 𝑠𝑒𝑛 = ; 4 2 4 2 3𝜋 2 3𝜋 2 𝑐𝑜𝑠 = − , 𝑠𝑒𝑛 = ; 4 2 4 2 5𝜋 2 5𝜋 2 𝑐𝑜𝑠 = − , 𝑠𝑒𝑛 =− ; 4 2 4 2 7𝜋 2 7𝜋 2 𝑐𝑜𝑠 = , 𝑠𝑒𝑛 =−. 4 2 4 2 Exemplo6: 19𝜋 1) Determine o seno e o cosseno de a) b)1350° c)-510° 3 Solução: 19𝜋 𝜋 19𝜋 𝜋 1 19𝜋 𝜋 3 a) = 3 × 2𝜋 + 3 , logo cos = cos = 2 𝑠𝑒𝑛 = sen =. 3 3 3 3 3 2 b)1350°=3× 360° + 270°, logo cos(1350°)=cos270°=0 e sen270°==-1. 3 1 c)-510°= -720°+210°=-2×360°+210°, logo cos( -510°)=cos210°=- 2 e sen210°=− 2. 2 )Determine o sinal de a)𝑠𝑒𝑛232° b)𝑐𝑜𝑠271° c)𝑐𝑜𝑠143° Solução: a) 232° é um ângulo do 3° quadrante, logo sen232° é negativo. b)271° é um ângulo do 4° quadrante, logo cos271° é positivo. c) 143° é um ângulo do 2° quadrante, logo cos143° é negativo. 3)Resolva as equações em [0,2𝜋] a)senx=1 b)senx=0 c)cosx=1/2. Solução: 15 Matemática Básica aula10 Cristiane Argento - Ion moutinho a)𝑠𝑒𝑛𝑥 = 1 se e só se o lado terminal do ângulo no círculo trigonométrico estiver sobre 𝜋 𝜋 o semieixo positivo dos y, logo 𝑥 = 2. Assim, 𝑆 = { 2 }. b)𝑆𝑒𝑛𝑥 = 0 se e só se o lado terminal do ângulo x estiver sobre o eixo ox. Logo, 𝑆 = {0, 𝜋, 2𝜋}. 1 c)Marcando no eixo 0x do círculo trigonométrico 𝑐𝑜𝑠𝑥 = 2, observamos que há dois 𝜋 𝜋 5𝜋 ângulos em [0,2𝜋] onde cosx=1/2. São eles, 𝑥 = 3 (60°) e 𝑥 = 2𝜋 − 3 = (300°). 3 Atividade5: 1) Se 𝑠𝑒𝑛𝑥 = 3/5 e 𝑥 é um ângulo do 2º quadrante, determine 𝑐𝑜𝑠𝑥. 2) Determine o sinal de a)𝑠𝑒𝑛282° b)𝑐𝑜𝑠241° c)𝑠𝑒𝑛148° 19𝜋 5𝜋 3) Determine o seno e o cosseno de a) b)1530° c)- 4 6 4) Localize os ângulos no círculo trigonométrico e coloque os valores em ordem crescente : sen70°, sen160°, sen250°, sen300°. (Não precisa calcular os valores exatos!) 3 5) Resolva as equações em [0,4𝜋]: a) 𝑠𝑒𝑛𝑥 = b)𝑐𝑜𝑠𝑥 = −1. 2 6) Calcule k, tal que 𝑠𝑒𝑛𝑥 = 1 + 4𝑘 𝑒 𝑐𝑜𝑠𝑥 = 1 + 2𝑘. 7) Se 𝑠𝑒𝑛𝑥 + 𝑐𝑜𝑠𝑥 = 1 + 3𝑎 e 𝑠𝑒𝑛𝑥 − 𝑐𝑜𝑠𝑥 = 1 − 𝑎, calcule a. 8) Se 𝑐𝑜𝑠𝑥 = 2𝑠𝑒𝑛𝑥, calcule 𝑠𝑒𝑛𝑥. 9) Se 𝑠𝑒𝑛2 𝑥 − 𝑠𝑒𝑛𝑥 = 2𝑐𝑜𝑠 2 𝑥, calcule cosx. 10) Dado que 𝑠𝑒𝑛𝑥. 𝑐𝑜𝑠𝑥 = 𝑎, calcule o valor de 𝑦 = (𝑠𝑒𝑛𝑥 + 𝑐𝑜𝑠𝑥)2 em função de 𝑎. 16