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IFSC / Funções Trigonométricas Prof. Júlio César TOMIO
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ESTUDO DAS FUNÇÕES ELEMENTARES [Parte 3]
INTRODUÇÃO: ESTUDO DOS TRIÂNGULOS – Uma Breve Revisão
● Triângulos – Definição:
São polígonos com três lados. Os triângulos podem ser classificados quanto aos seus lados ou quanto aos seus ângulos. Observe os quadros a seguir:
Classificação dos triângulos quanto ao tamanho dos LADOS
Triângulo Equilátero
Os três lados têm medidas iguais (e três ângulos iguais de 60º).
d(A,B) = d(B,C) = d(C,A)
Triângulo Isósceles
Dois lados têm a mesma medida (e dois ângulos iguais ou congruentes).
d(A,B) = d(A,C) d(B,C)
Triângulo Escaleno
Todos os três lados têm medidas diferentes (e três ângulos diferentes).
d(A,B) d(B,C) d(C,A)
Classificação dos triângulos quanto às medidas dos ÂNGULOS INTERNOS
Triângulo Acutângulo
Todos os ângulos internos são agudos, isto é, as medidas dos ângulos são menores do que 90º.
Triângulo Obtusângulo
Um ângulo interno é obtuso (Â), isto é, possui um ângulo com medida maior do que 90o.
Triângulo Retângulo
Possui um ângulo interno reto (Â), isto é, com 90o.
Ângulos internos de um triângulo:
Lembre-se que a soma dos ângulos internos de um triângulo qualquer é 180º. Os ângulos internos podem ser:
Ângulo Reto: ângulo de 90º
Ângulo Agudo: ângulo menor que 90º (e maior que 0º) 0 < < 90º
Ângulo Obtuso: ângulo maior que 90º (e menor que 180º) 90º < < 180º
● Triângulo Retângulo
Como visto anteriormente, um triângulo retângulo possui um ângulo interno reto. Devido a sua aplicabilidade, faremos o seu estudo em particular.
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Lados de um Triângulo Retângulo:
Nomenclatura: Os lados de um triângulo retângulo recebem nomes especiais. Estes nomes são dados de acordo com a posição em relação ao ângulo reto. O lado oposto ao ângulo reto é a hipotenusa. Os lados que formam o ângulo reto
(adjacentes a ele) são os catetos.
Termo Origem da palavra
Cateto Cathetós: (perpendicular)
Hipotenusa Hypoteinusa: Hypó (por baixo) + teino (eu estendo)
Para padronizar o estudo da Trigonometria, adotam-se as seguintes notações:
Letra Lado Triângulo Vértice / Ângulo Medida
a Hipotenusa
A Ângulo reto A = 90°
b Cateto B Ângulo agudo B < 90°
c Cateto C Ângulo agudo C < 90°
O Teorema de Pitágoras:
Em todo triângulo retângulo, o quadrado da medida da hipotenusa é igual à soma dos quadrados das medidas dos catetos.
Então, podemos escrever: (hip)2 = (cat)2 + (cat)2
Ou ainda, utilizando a simbologia do quadro acima:
a2 = b2 + c2
Ao lado, uma ilustração do teorema em questão: Observando os quadrados sobre os lados do triângulo retângulo, poderíamos enunciar o teorema assim:
“O quadrado da hipotenusa é igual
à soma dos quadrados dos catetos”
Observação:
Dado um triângulo qualquer, podemos identificá-lo, quanto aos ângulos, sem mesmo conhecê-los. Para isto, devemos conhecer as medidas dos seus lados e então aplicarmos o teorema de Pitágoras. Assim:
Se a2 = b2 + c2 teremos um triângulo retângulo [Â = 90º]
Se a2 < b2 + c2 teremos um triângulo acutângulo [Â < 90º]
Se a2 > b2 + c2 teremos um triângulo obtusângulo [Â > 90º]
Importante:
Vale lembrar que “a” é a medida da hipotenusa e sempre será o maior lado de um triângulo retângulo. Porém, para os dois últimos casos (Acutângulo e Obtusângulo) essa nomenclatura não é válida, todavia o valor de “a” está associado ao maior lado destes triângulos.
•
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Exemplos:
1) No triângulo retângulo abaixo, determine o valor de “x”:
Resolução:
Observação 1: uc unidades de comprimento.
Observação 2: O triângulo em questão é conhecido como um dos “Triângulos Pitagóricos”, pois as medidas dos seus lados correspondem
a números inteiros.
2) Do topo de uma torre, três cabos de aço estão ligados ao solo por meio de ganchos, dando sustentabilidade à torre. Sabendo que o comprimento de cada cabo é de 30 metros e que a distância dos ganchos até o centro da base da torre é de 15 metros, determine a altura desta torre.
Representação Esquemática do Problema: Representação Matemática do Problema: Resolução: O triângulo do problema é um triângulo retângulo de hipotenusa “30”.
Assim sendo, podemos aplicar o teorema de Pitágoras. Então:
Solução: A altura da torre é de, aproximadamente, 26 metros.
EXERCÍCIOS – Teorema de Pitágoras
1) Aplicando o Teorema de Pitágoras, calcule os valores de “x” para cada caso: a) b)
O triângulo em questão é retângulo de hipotenusa “x”. Logo, podemos aplicar o teorema de Pitágoras. Então:
(hip)2 = (cat)2 + (cat)2
222
43x
25169x2
25x x = 5 uc
(hip)2 = (cat)2 + (cat)2
222
h1530
2
h225900
225900h
2
675h h 25,98 m
•
4
3 x
Centro da Base da Torre
•
h = ?
15
30
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c) d) e) f)
g)
2) Usando o teorema de Pitágoras, calcule os valores de “x” e “y” nas figuras:
a) b) c) Desenho fora de proporção!
3) Uma escada de 25 dm de comprimento se apóia num muro vertical do qual seu pé dista 7 dm. Se o pé da escada se afasta mais 8 dm do muro, determine o deslocamento verificado pela extremidade superior da escada.
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C
B
A
4) Considerando a peça plana a seguir, determine a distância entre os furos:
a) A e B b) B e C
Observação: medidas em mm
RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS
1a) 35 1b) 9 1c) 3 1d) 38,75 1e) 7,5 1f ) 5 1g) 3 2a) x = 53 , y = 52 2b) x = 6, y = 4,8 2c) x = 8, y = 4,8 3) 4 dm 4a) 32,70 mm 4b) 25 mm
Para refletir: Há quem passe pelo bosque e só veja lenha para fogueira. [Tolstoi]
Relações Trigonométricas num Triângulo Retângulo
O Seno, o Cosseno e a Tangente de um ângulo Agudo:
Seja um ângulo agudo de medida . Considere todos os infinitos triângulos retângulos com esse ângulo agudo . Observe na
figura abaixo alguns deles:
A A’ A” A”’
B
B’
B”
B”’
O
1'"
'"'"
"
""
'
''k
OB
BA
OB
BA
OB
BA
OB
AB
2'"
'"
"
"
'
'k
OB
OA
OB
OA
OB
OA
OB
OA
3'"
'"'"
"
""
'
''k
OA
BA
OA
BA
OA
BA
OA
AB
É perceptível que as constantes 1k , 2k e 3k dependem com exclusividade da medida do ângulo ,e não das dimensões
do triângulo para sua obtenção. Então, escolhendo um deles ao acaso, tem-se:
É possível perceber que os triângulos OAB, OA‟B‟, OA”B” e OA”‟B”‟ são semelhantes. Daí segue que a razão entre dois lados quaisquer de um destes triângulos, necessariamente será igual à mesma razão nos outros triângulos. Veja as relações apresentadas ao lado:
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cateto adjacente
ca
teto
op
os
to
hipote
nusa
.
Onde sen , cos e tg [lê-se: seno de , cosseno de e tangente de ] são respectivamente as constantes 1k , 2k e
3k conhecidas como razões trigonométricas no triângulo retângulo.
Como os valores são constantes, podemos tê-los tabelados, conforme abaixo, ou mesmo numa calculadora científica:
0º 30º 45º 60º 90º
Seno 0 2
1 = 0,500
2
2 0,707
2
3 0,866 1
Cosseno 1 2
3 0,866
2
2 0,707
2
1 = 0,500 0
Tangente 0 3
3 0,577 1 3 1,732
Observações importantes:
• Para nosso estudo de triângulos, a utilização das colunas de 0º e 90º será muito rara. • Numa calculadora científica podemos obter o seno, o cosseno e a tangente de qualquer ângulo (com certas restrições). Veremos mais adiante como surgem tais valores.
Lei Angular de Tales:
“Os ângulos agudos de um triângulo retângulo são complementares”.
Assim: Se βα 90º, então: βcosαsen e αcosβsen .
Do exposto acima, tem-se então o quadro a seguir:
De maneira geral podemos escrever:
α)(90ºcosαsen ou αcosα)sen(90º
“O seno de um ângulo agudo é igual ao cosseno do seu complementar e vice-versa”
Veja os exemplos:
)30º(90ºcos30ºsen
0º6cos30ºsen
)0º4(90ºcos0º4sen
0º5cos0º4sen
)º14(90ºcosº14sen
º76cosº14sen
H
CO
Hipotenusa
OpostoCatetosen
H
CA
Hipotenusa
AdjacenteCatetocos
CA
CO
AdjacenteCateto
OpostoCatetotg
RE
LA
ÇÕ
ES
TR
IGO
NO
MÉ
TR
ICA
S
nu
m T
riâ
ng
ulo
Re
tân
gu
lo
a
c
b
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Existem outras razões trigonométricas que são conhecidas como: secante [sec], cosecante [cosec], e cotangente [cotg], que nada mais são do que razões inversas, oriundas das mencionadas anteriormente e que têm grandes aplicações em áreas específicas do conhecimento.
Cada valor trigonométrico, que foi pré-estabelecido e tabelado, é facilmente “encontrado” nas calculadoras científicas disponíveis atualmente. Através do estudo do círculo trigonométrico, que faremos mais a seguir, entenderemos melhor tais valores. Exemplos:
1) No triângulo retângulo da figura abaixo, determine as medidas indicadas.
Resolução [Cálculo do valor de “x”]:
H
COsen º30
6º30
xsen Substituindo º30sen pelo seu valor (tabelado), temos:
62
1 x 62 x ucx 3
Resolução [Cálculo do valor de “y”]:
H
CAº30cos
6º30cos
y Substituindo º30cos pelo seu valor (tabelado), temos:
62
3 y 362 y ucy 33
Nota: Poderíamos calcular o valor de y de outras formas [Experimente]:
Aplicando o teorema de Pitágoras, pois calculamos anteriormente o valor de x e assim temos dois lados
conhecidos do triangulo retângulo [a hipotenusa e um dos catetos]. Aplicando a relação tg 30º, pois calculamos anteriormente x [que é o cateto oposto ao ângulo de 30º] e assim
restando apenas a incógnita y [cateto adjacente ao ângulo de 30º] na relação com a tangente.
2) No triângulo retângulo abaixo [desenho fora de proporção], determine a medida do ângulo :
Resolução:
Primeiramente, deve-se escolher uma das relações trigonométricas [ sen , cos ou tg ] para utilizar no cálculo do ângulo .
A escolha depende dos lados que “conhecemos” no triângulo. Como, no triângulo dado, temos apenas os catetos
conhecidos, escolheremos a relação de tangente, pois ela envolve os dois catetos na sua relação. Assim:
Dados:
30º de ângulo ao ][C A adjacente cateto y
30º de ângulo ao ][C O oposto cateto x
hipotenusa 6
y
3
4
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CA
COtg
3
4tg
Para “isolarmos” o ângulo , fazemos:
3
4tgarc
Escrevendo a expressão, utilizando um padrão americano de escrita [que encontramos na maioria das calculadoras], temos:
3
4tgarc
3
4tan
1
º13,53 [valor obtido em calculadora científica]
Nota: Calculando o ângulo com as outras relações trigonométricas [ sen ou cos], obviamente encontraremos o mesmo
valor de º13,53 , entretanto, para a aplicação destas relações, devemos primeiramente calcular o valor da hipotenusa, que
no exemplo anterior, pode-se verificar facilmente que é de uc5 [aplicando o teorema de Pitágoras].
EXERCÍCIOS – Relações Trigonométricas num Triângulo Retângulo
1) Em cada caso, complete os valores solicitados:
sen
a) cos
tg
sen
cos b)
tg
sen
cos c)
tg
2) Encontre o valor de “x” em cada caso a seguir. As medidas estão em metros.
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3) Nas figuras abaixo, determine os valores desconhecidos: a) b)
4) A distância de uma pessoa a uma árvore é de 45m. Essa pessoa tem 1,80m de altura e o ângulo de elevação segundo o qual ela vê o topo da árvore é de 25°. Determine a altura dessa árvore.
Dados: sen 25º = 0,422 cos 25º = 0,906 tg 25º = 0,466
5) Na construção de um telhado foram usadas telhas francesas e o “caimento” do telhado é de 20° em relação ao plano horizontal. Sabendo que, em cada lado da casa, foram construídos 6m de telhado e que, até a laje do teto, a casa tem 3m de altura, determine a que altura se encontra o ponto mais alto do telhado dessa casa.
Dados: sen 20° = 0,342 cos 20° = 0,939 tg 20° = 0,363
6) Na peça plana abaixo, encontre o valor das medidas faltantes e também a distância entre os (centros dos) furos A e B: Observações:
Medidas em mm.
Precisão das medidas em centésimos de mm.
120º
Esp. 10
A
B
C
R.15
80
60
35
yB
yA
xC
xA
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7) Considerando a peça plana triangular apresentada abaixo, determine: a) a distância entre os furos F1 e F2; b) o perímetro da peça; c) o ângulo interno formado entre os lados A e B. Obs.: medidas em mm. 8) Determine a medida “L” sabendo que o raio da circunferência é 29,5 mm. 9) Determine o valor do ângulo no tronco de cone:
Observação: desenho fora de proporção.
10) Calcule a medida do angulo “A” na peça a seguir.
20
50
70
15
100
75
15
F1
F2
A
B
L
2
0
3
6
100
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11) Qual o valor do diâmetro “X” no tronco de cone abaixo. Obs.: medidas em mm. 12) Calcule o valor da cota “x” na „chapa de engate‟ apresentada. Obs.: medidas em mm. 13) Encontre o valor da medida solicitada na peça em questão. Obs.: medidas em mm.
14) Prove que, num triângulo retângulo que tem um dos ângulos agudos igual a 30º, a hipotenusa sempre tem o dobro da medida de um dos catetos.
RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS
1a) sen = 0,45 / cos = 0,89 / tg = 0,50 / = 26,57º 1b) sen = 0,60 / cos = 0,80 / tg = 0,75 / = 36,87º
1c) sen = 0,83 / cos = 0,55 / tg = 1,50 / = 56,31º 2a) x = 8 m 2b) x = 2 m 2c) x = 30°
3a) x = 2uc e y = 4 uc 3b) x = 28,39 uc 4) 22,77 m 5) x = 5,05 m
6) xA = 27,01 mm / xC = 52,99 mm / yA = 27,5 mm / yB = 50 mm / d(A,B) = 25,98 mm
7a) 67,08 mm 7b) aprox. 285,25 mm 7c) 61,19º 8) L = 51,10 mm 9) = 4,57º
10) Â = 36,25º 11) X = 28,66 mm 12) x = 46,02 mm 13) x = 12,03 mm
Para refletir:
Existe um paralelismo fiel entre o progresso social e a atividade matemática; os países socialmente atrasados são aqueles em que a atividade matemática é nula ou quase nula. [Jacques Chapellon]
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A
C
D 3
13
x
60º
Relações Trigonométricas num Triângulo Qualquer
Quando nos deparamos com situações em que não é possível adequá-las facilmente com triângulos retângulos, podemos optar por trabalhar com triângulos quaisquer. Para tanto, temos as relações abaixo [entre outras] que nos ajudarão na busca de soluções para os problemas mais diversos.
Observe as relações [veja desenho ao lado]:
Lei dos Cossenos: Acos2.b.c.cba
222 ˆ
Lei dos Senos: 2RCsen
c
Bsen
b
Asen
a
ˆˆˆ
Cálculo de Área [Triângulo]: 2
Csena.b.S
ˆ
Exemplo 1:
Resolução:
Detalhando as informações dadas no desenho, temos a figura 1, a seguir.
Inicialmente, calcularemos o comprimento do segmento AC:
Aplicando Pitágoras, temos:
222
32AC
1394AC2
13AC
Agora, aplicando a Lei dos Cossenos [figura 2], temos:
Acos2.b.c.cba222 ˆ
60ºcos2.x.3.3x13222
3x9x132
04 3x x2
Resolvendo a equação quadrática, encontramos:
x‟ = 4 e x” = –1 [não serve!]
Então, o perímetro (2p) do terreno, é: 2p = AB + BC + CD + DA
2p = 2 + 3 + 3 + x
2p = 8 + 4
2p = 12 km = 12.000 m
R
a
b
c
A
B
C
B A
C
D 3
3
2
B A
C
D 3
3
2
•
60º
Considere o terreno de uma grande fazenda com a forma representada no
desenho ao lado. Sabe-se que: BC = CD = 3 km, AB = 2 km, 60ºCDA ˆ e
90ºCBA ˆ . Deseja-se cercar o terreno e, para isto, é necessário conhecer
o seu perímetro. Sabendo que o metro “corrido” de cerca de aço [tela] tem custo de R$ 23,50 (incluindo mão-de-obra completa), quanto gastará para a realização de tal tarefa?
Figura 1
Agora, como o metro de cerca custa R$ 23,50, temos o custo total [C]:
C = 12000.(23,50)
C = 282.000,00
Portanto, será gasto R$ 282.000,00 para cercar toda a fazenda.
Figura 2
2
16x.9x13
2
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R
a
b
c
A
B
C
Exemplo 2: [PUC – PR / Adaptado] Determine a distância do ponto A ao ponto B [que está inacessível], sendo que são conhecidos os dados, conforme a figura abaixo. Resolução: Inicialmente, identificamos que o ângulo do vértice B é 45º e chamaremos de “x” a distância do ponto A até o ponto B. Agora então, para este caso, aplicaremos a Lei dos Senos. Assim:
Bsen
b
Csen
c
ˆˆ
45ºsen
80
105ºsen
x
2
2
80
4
62
x
4
6280
2
2x
)( 6220
2
2x )( 62402x
2
6240x
)(
2
2
2
6240x
)(
2
12440x
)(
)( 32220x 34040x 109,28ABx metros
Tópico Extra: Existem ainda muitas outras relações que podem ser utilizadas para determinar medidas relacionadas a um triângulo. Abaixo, algumas relações especiais para calcularmos a área de um triângulo qualquer, que não envolvem relações trigonométricas [veja desenho ao lado].
4R
ca.b.S
Enunciando a relação acima, temos: A área de um triângulo qualquer é o produto das medidas dos seus três lados dividido por quatro vezes o raio da circunferência circunscrita ao triângulo.
A relação c)b).(pa).(pp.(pS , sendo que “p” é o semiperímetro, definido por: 2
cbap
é conhecida como Fórmula de Heron [ou Herão].
Nota: Vale lembrar aqui a “tradicional” fórmula para cálculo da área de um triângulo qualquer: 2
alturabaseS
.
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FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS [OU CIRCULARES] ● Introdução:
A trigonometria originou-se com parte do estudo dos triângulos. O nome tri-gono-metria significa, de certa forma, medida de figuras com três ângulos [lados] e as primeiras definições de funções trigonométricas foram em ternos de triângulos. No entanto, as funções trigonométricas podem ser definidas usando-se o círculo unitário [trigonométrico], uma definição que as faz periódicas. Muitos processos que ocorrem naturalmente são periódicos também. O nível da água em uma bacia sujeita às mares, a pressão sanguínea em um coração, uma corrente alternada e a posição de moléculas de ar transmitindo uma nota musical variam regularmente. Tais fenômenos, entre outros, são representados por funções trigonométricas, também conhecidas como funções circulares.
Baseado no texto da p. 24 do livro: HUGHES-HALLETT, Deborah et al. Cálculo de uma Variável. 3 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004.
● Conceito Inicial: O Círculo Trigonométrico:
O Círculo Trigonométrico, também conhecido como circunferência ou ciclo trigonométrico, é uma circunferência de raio unitário, centrada na origem dum sistema de coordenadas cartesianas bidimensional. Nele, foi convencionado que a orientação no sentido anti-horário nos dará a contagem positiva dos ângulos [ou arcos], e consequentemente, no sentido horário, os ângulos serão dados como negativos.
● Unidades Angulares:
As unidades para ângulo são: o grau [ º ], o radiano [ rad ] e o grado [ gr ]. Vale observar que, no SI [Sistema Internacional de Unidades], a unidade para ângulo plano é o radiano. Das unidades em questão, o radiano é a única que dispensa a utilização de seu símbolo, neste caso “rad”. Assim, no ciclo trigonométrico abaixo, temos as extremidades dos quadrantes indicadas com as 3 unidades angulares mencionadas:
90º
0
360º
270º
180º
100gr
400gr
300gr
200gr 0gr
0º
Em nosso estudo, as unidades angulares mais utilizadas serão o radiano e o grau. Assim, a conversão entre elas pode ser feita através de uma regra de três, usando-se a relação:
180º rad
Observação: A partir do exposto até aqui, é possível indicarmos um ângulo maior que 360º ou mesmo um ângulo negativo; e isso implicará no comportamento periódico das funções trigonométricas que veremos a seguir.
Arcos côngruos [ou congruentes]
São arcos [ou ângulos] de mesma origem e de mesma extremidade, que diferem um do outro apenas pelo número de voltas no ciclo trigonométrico, independente do sentido da orientação. Veja:
...º710º350º1090º730º370º10
Note que: º360º10º370 º360).1(º10
º360º360º10º730 º360).2(º10
º360º360º360º10º1090 º360).3(º10
º360º10º350 º360).1(º10
º360º360º10º710 º360).2(º10
Assim, todo ângulo tem uma expressão geral do tipo:
º360.0 k , com k
Sendo k o número de voltas e 0 a “1ª determinação positiva”.
Para o caso acima, temos: º360.º10 k , com k .
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Definição de Radiano: um ângulo de 1 radiano é definido com sendo o ângulo no centro do círculo unitário que limita [determina] um arco de comprimento 1 nesse círculo, medido no sentido anti-horário [Figura 1].
Figura 1 Figura 2 [Fonte: Wikipédia]
Isso implica que 1 radiano corresponde ao arco com o mesmo comprimento do raio da circunferência em questão [Figura 2]. Notas: a palavra “radiano” remete a palavra raio [radius]. Quando temos a particularidade do raio ser unitário, será indiferente falar em arco ou ângulo.
Decorrente disso, podemos calcular o comprimento de qualquer arco de uma circunferência através do ângulo central ,
dado em radianos.
Assim: R
Definimos como Perímetro ou Comprimento C , uma volta completa
na circunferência. A relação acima fica assim adaptada:
RC 2
● As Relações Trigonométricas no Círculo Trigonométrico Unitário
Os valores de sen serão medidos no “eixo y” do sistema cartesiano ortogonal associado e os valores de cos serão
medidos no “eixo x”. Os valores de tg serão medidos num eixo vertical tangente à circunferência trigonométrica na
origem os arcos.
tgsencosec cotg
cossec
Os valores de secante [sec] e cossecante [cosec] de um ângulo serão medidos nos eixos “x” e “y”, respectivamente, e os valores da cotangente [cotg] de um ângulo serão medidos num eixo horizontal tangente à circunferência trigonométrica.
Comprimento AP = 1
R = 1
= 1 rad
R
Comprimento do arco = raio
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Seno de um Ângulo :
O seno de um ângulo é a medida do segmento de reta que liga a origem do sistema cartesiano [ponto O] com a projeção
ortogonal da extremidade “P” do arco de sobre o eixo “y” [ponto M]. Veja os quatros possíveis casos a seguir com arcos
em cada um dos quadrantes.
1º Quadrante 2º Quadrante
θsenOM
Note que:
θ)(senθsen
3º Quadrante 4º Quadrante
θsenOM
Observação: É importante verificar que o seno de um ângulo qualquer estará sempre compreendido no intervalo:
1sen1
Cosseno de um Ângulo :
O cosseno de um ângulo é a medida do segmento de reta que liga a origem do sistema cartesiano [ponto O] com a
projeção ortogonal da extremidade “P” do arco de sobre o eixo “x” [ponto M]. Veja os quatros possíveis casos a seguir com arcos em cada um dos quadrantes.
1º Quadrante 2º Quadrante
θcosON
Note que:
θ)cos(θcos
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3º Quadrante 4º Quadrante
θcosON
Observação: É importante verificar que o cosseno de um ângulo qualquer estará sempre compreendido no intervalo:
1cos1
Tangente de um Ângulo :
A tangente de um ângulo é a medida do segmento de reta que liga a origem do ciclo trigonométrico [ponto A] com a
intersecção [ponto T] da reta que passa pela origem do sistema cartesiano e pela extremidade “P” do arco de . Veja os
quatros possíveis casos a seguir com arcos em cada um dos quadrantes.
1º Quadrante 2º Quadrante
AT = tgθ
Note que:
θ)(tgθtg
3º Quadrante 4º Quadrante
AT = tgθ
Observação: É importante notar que a tangente de um ângulo só existirá se: º180.º90 k com Zk .
Considerando o exposto acima, a θtg pode assumir qualquer valor real, ou seja: θtg
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Agora, vamos verificar “graficamente” alguns valores trigonométricos no Círculo abaixo:
Alguns Valores Trigonométricos Notáveis:
Para sua observação, na tabela abaixo apresentamos alguns valores trigonométricos, além dos já vistos anteriormente.
0º 30º 45º 60º 90º 120º 135º 150º 180º 270º 360º
sen
0 2
1
2
2
2
3
1 2
3
2
2 2
1
0
1
0
sen
cos
1 2
3
2
2
2
1
0 2
1
2
2
2
3
1
0
1
cos
tg
0 3
3
1
3
∄
3
1 3
3
0
∄
0
tg
Nota: experimente encontrar alguns dos valores trigonométricos em sua calculadora científica!
A Relação Fundamental da Trigonometria: 1cos22
sen
Podemos deduzi-la facilmente através do círculo trigonométrico. Veja:
Aplicando o teorema de Pitágoras no triângulo acima, temos:
222)()()( catcathip
222)(cos)()1( sen
1cos
22 sen
cos
sen
1
x
y
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Uma Animação na Web!
Em http://mat.absolutamente.net/ra_c_tri.html você poderá “interagir” com um círculo trigonométrico para observar a variação dos valores de seno, cosseno e tangente de um ângulo qualquer.
Secante, Cossecante e Cotangente de um Ângulo :
Veja abaixo as relações para um ângulo no 1º quadrante. A interpretação para os demais quadrantes fica a cargo do leitor.
OS = sec θ OC = cosec θ BQ = cotg θ
É importante notar que a secante de um ângulo só existirá se: º180.º90 k com Zk .
Considerando o exposto acima, a θsec terá variação: 1θsec ou 1θsec
É importante notar que a cossecante de um ângulo só existirá se: º180.º0 k com Zk .
Considerando o exposto acima, a θcosec terá variação: 1θcosec ou 1θcosec
É importante notar que a cotangente de um ângulo só existirá se: º180.º0 k com Zk .
Considerando o exposto acima, a θcotg pode assumir qualquer valor real, ou seja: θcotg
Resumo da Variação dos Sinais das Funções nos Quadrantes
1o Q 2o Q 3o Q 4o Q
Seno + + – –
Cosseno + – – +
Tangente + – + –
Cotangente + – + –
Secante + – – +
Cossecante + + – –
As Funções com Sinais Positivos nos Quadrantes!
sen cosec
todas
cos sec
tg cotg
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Mais Relações:
Podemos relacionar algumas funções trigonométricas entre si. Então segue abaixo, outras relações trigonométricas para um
arco qualquer x . Incluímos nessa lista, a relação fundamental da trigonometria [vista anteriormente] como lembrete.
1cos22
xxsen x
xsenxtg
cos
xx
cos
1sec
xsenx
1cosec
xsen
x
xtgx
cos1cotg
xtgx22
1sec xx22
cotg1cosec
Veja alguns exemplos:
a) ?º150t g 3
3
3
3
3
2
2
1
2/3
2/1
º30cos
º30
º150cos
º150º150tg
3
1
sensen
b) ?º60cosec 3
32
3
3
3
2
3
21
2/3
1
º60
1º60cosec
sen
c) ?º120sec 21
21
2/1
1
º60cos
1
º120cos
1º120sec
d) ?º225cotg 11
1
º45
1
º225
1º225cotg
tgtg
ou ainda: 12/2
2/2
º45
º45cos
º225
º225cosº225cotg
sensen
● Algumas Aplicações de Funções Trigonométricas
Variação Angular de Movimento:
A variação do ângulo “Y” em relação ao tempo “t” (em segundos) de uma corrida “leve” pode ser dada por:
4
3
3
8
9tsenY
Fonte: GIOVANNI, J. R.; BONJORNO, J. R. Matemática: uma nova abordagem. Vol. 2. 1. ed. São Paulo: FTD, 2000.
Insolação Diária:
O modelo matemático que indica o número de horas do dia, com luz solar “L”, de uma determinada cidade norte americana, “t” dias após 1º de Janeiro é:
Fonte: J. Stewart – Cálculo Vol. 1 – p. 34
)80t(
365
2sen8,212)t(L
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O Processo Respiratório:
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, em que “k”, “A”, “B” e “C” são constantes reais positivas e “ß” é a freqüência respiratória, por:
F(t) = A.sen (ß.t) com P(t)= C – B.F.(t + k/ß)
Densidade do Ar:
O modelo matemático desenvolvido pelo pesquisador brasileiro Prof. César Monteiro de Barros, determina a densidade do ar
(em kg/m3) em função da altitude H , em metros, para um limite de até 30.000 m de altitude.
876,029349)000131914,1(58,1 Hsen
● Funções Trigonométricas – Definições Funções Trigonométricas [ou Circulares] são funções que possuem pelo menos uma das relações trigonométricas estudas anteriormente. Nosso estudo ficará concentrado em modelos específicos de funções que envolvem somente o seno ou o cosseno de um ângulo. FUNÇÃO SENO
Definição: É uma função do tipo Df : , tal que: xsenxf )( .
Representação Gráfica:
Características:
Domínio: D Conjunto Imagem: 11|1,1Im yy
Alguns Conceitos Associados:
Amplitude [ A ] é a metade da distância entre o valor máximo e mínimo da função (se existirem).
Período [ p ] é o espaço [ou menor tempo] necessário para que a função execute um ciclo completo.
Assim, na função xsenxf )( temos que a Amplitude é: 1A e o período é: 2p .
Nota: Funções que possuem período [e que por isso formam ciclos repetidos] são chamadas de funções periódicas.
2p
1A
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FUNÇÃO COSSENO
Definição: É uma função do tipo Df : , tal que: xxf cos)( .
Representação Gráfica:
Características:
Domínio: D Conjunto Imagem: 11|1,1Im yy
Amplitude: 1A Período: 2p
Note que, se “deslocarmos horizontalmente” o gráfico da função xy cos em rad2/ , esse novo gráfico ficará
idêntico ao gráfico da função xseny . Por esse motivo, gráficos que têm a forma de uma curva seno ou cosseno são
chamados de senoidais. Podemos ainda dizer que a DIFERENÇA DE FASE entre xseny e xy cos é 2/ .
FUNÇÃO TANGENTE
Definição: É uma função do tipo Df : , tal que: xtgxf )( .
Representação Gráfica:
Características:
Domínio:
ZkcomkxxD ,2
/
Conjunto Imagem: Im
Amplitude: .temnão Período: p
A função xtgxf )( tem assíntotas verticais em
Zkcomkx ,2
.
p =
Assíntota Vertical
2p
x
1A
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Observações:
Pesquise e reflita sobre a representação gráfica das funções )(sec xy , )(cosec xy e )(cotg xy .
As funções trigonométricas, considerando certas restrições, possuem inversa. As funções xseny e xy cos , por
exemplo, têm como inversas: xy sen arc e xy cos arc , respectivamente. [Procure saber mais!]
Nas calculadoras científicas mais comuns encontraremos as funções inversas sen arc e cos arc , por exemplo,
representadas por -1
sin e -1cos , respectivamente. Esta última representação [com expoente (–1)] é apenas um padrão
de simplificação, muito provavelmente de origem norte-americana. ● Variando Parâmetros das Funções Circulares
Vamos estudar o comportamento gráfico da função circular SENO, através da variação dos parâmetros: Amplitude, Período, Deslocamento Vertical e Descolamento Horizontal (Fase). O raciocínio é análogo para o comportamento da função COSSENO. Deslocamento Vertical:
O Deslocamento Vertical do gráfico de uma função trigonométrica do tipo )(xsenay se dá pela análise do termo “a”.
Veja:
)()( xsenxf
)(1)( xsenxg
)(3)( xsenxh
)(3)( xsenxt
Assim, concluímos que o Desloc. Vertical [ DV ] é dado por: aDV
Fique Ligado!
Observe as notações abaixo:
2)2( xsenxsen
pois
xsenxsen 22
x
y
)(xf
)(xg
)(xh
)(xt
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Variação da Amplitude:
A variação de amplitude de uma função trigonométrica do tipo )(. xsenby se dá pela análise do termo “b”, em módulo.
Veja:
)()( xsenxf
)(2)( xsenxg
)(4)( xsenxh
Nota: caso o parâmetro “b” seja negativo, a amplitude não mudará, porém o gráfico terá uma “inversão na onda”. Veja:
)(3)( xsenxf )(3)( xsenxg
Assim, definimos que a Amplitude [ A ] é dada por: || bA
x
y
)(xf
)(xg
)(xh
x
y
x
y
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x
y
Variação do Período:
A variação do período de uma função trigonométrica do tipo )(cxseny se dá pela análise do termo “c”, em módulo.
Veja:
)()( xsenxf 1c
2)(
xsenxg
2
1c
3)(
xsenxh
3
1c
Observe que: à medida que o valor de “c” diminui, o período da função aumenta. Desta forma, se aumentarmos o valor de “c”, o período da função diminuirá.
Assim, temos que o período [ p ] é dado por: ||
2
cp
)(xf
)(xg
)(xh
x
y
x
y
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Deslocamento Horizontal (Diferença de Fase):
O Deslocamento Horizontal [ou diferença de fase] de uma função trigonométrica do tipo )( dcxseny se dá pela
análise conjunta dos termos “c” e “d” da função. Veja:
)()( xsenxf
2)(
xsenxg
2)(
xsenxh
Observação:
Veja que:
2cos
xsenx
)(xf
)(xg
)(xh
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Agora, observe estes exemplos:
2)(
xsenxf
22)(
xsenxg
23)(
xsenxh
Assim, podemos definir que o
Deslocamento Horizontal [ DH ]
é dado por: c
dDH
Nota: Os gráficos [de variação de parâmetros] apresentados acima foram feitos no Winplot 1.32 e no Maple 13.
)(xf
)(xg
)(xh
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atg
atgatg
21
22
tgbtga
tgbtgabatg
1)(
● A Função Periódica Genérica [ou Generalizada]: Agora, podemos escrever uma função periódica generalizada:
)()( dcxsenbaxf ou )(cos)( dcxbaxf
Sendo que:
Amplitude: || bA Período: ||
2
cp
Desloc. Horizontal:
c
dDH
Desloc. Vertical: aDV
TRANSFORMAÇÕES TRIGONOMÉTRICAS PARA ARCOS: Tais transformações apresentadas abaixo, não farão parte de nosso estudo neste momento. Entretanto, torna-se oportuno apresentá-las agora. Procure relembrar e aprender um pouco mais! Fórmulas de Adição e Subtração de Arcos:
asenbbsenabasen coscos)(
senbsenababa coscos)(cos
Fórmulas de Arco Duplo:
asenaasen cos22 asenaa 22cos2cos
Fórmulas de Arco Metade:
2
cos1
2
aasen
2
cos1
2cos
aa
a
aatg
cos1
cos1
2
Fórmulas de Transformação de Soma em Produto [Prostaférese]:
2cos
22
babasenbsenasen
)cos()cos(
)(
ba
basenbtgatg
2cos
22
babasenbsenasen
)cos()cos(
)(
ba
basenbtgatg
2cos
2cos2coscos
bababa
222coscos
basen
basenba
Agora, para refletir...
Não se pode transformar o que não se aceita. [Jung] É costume de um tolo, quando erra, queixar-se dos outros. [Sócrates]
Para Descontrair [se você puder!]
y = sen(x) y = cos(x) y = tg(x) y = cotg(x)
y = |x| y = x y = x2 x2 + y2 = r2
y = y = y =
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EXEMPLOS – Construindo o Gráfico de uma Função Trigonométrica [através do conhecimento dos parâmetros]
1) Através do “uso” dos parâmetros; construa [passo a passo] o gráfico da função: )2/(2)( xsenxg .
I
II
III
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2) Através do “uso” dos parâmetros; construa [passo a passo] o gráfico da função: )2(21)( xsenxf .
I II
III IV
V VI
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EXEMPLOS – Encontrando uma Função Trigonométrica através da sua Representação Gráfica
1) Determine uma função geradora do gráfico abaixo.
A função geradora pode ser:
23
1cos
xy . Outra possibilidade seria:
xseny
3
1
2) Escreva uma função trigonométrica que representa o gráfico dado a seguir.
Uma função geradora do gráfico é: )2/(cos34 xy . Outra poderia ser: )(34 xseny
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EXERCÍCIOS – Funções Trigonométricas [ou Circulares] 1) Esboce o gráfico das funções dadas a seguir, indicando para cada caso, a amplitude, o período, os deslocamentos e também o conjunto Imagem. [Obs.: não é necessário representar mais que um período da função dada]
a) f(x) = 3.sen(x)
b) f(x) = –3.sen(x)
c) f(t) = 5.cos(t)
d) f(t) = –5.cos(t)
e) y = 1 + sen(x)
f) y = cos(x/2)
g) y = sen(5x) + 1
h) y = sen(x + )
2) Com base no círculo trigonométrico ao lado, determine os valores pedidos a seguir.
a) sen 30º = _________ i) sen 270º = _________
b) cos 60º = _________ j) cos 270º = _________
c) sen 150º = _________ k) sen (–90º) = _________
d) cos 150º = _________ l) cos (–90º) = _________
e) sen 90º = _________ m) sen 315º = _________
f) cos 90º = _________ n) sen (–45º) = _________
g) sen 210º = _________ o) cos 315º = _________
h) cos 210º = _________ p) cos (–45º) = _________
Observação: Confira as respostas em sua calculadora científica!
3) Em 10 de fevereiro de 1990, a maré alta numa determinada cidade foi à meia noite. A altura de água no porto é uma
função periódica, pois oscila regularmente entre maré alta e baixa. A altura (em pés) é aproximada pela fórmula:
ty
6cos9,45
, onde “t” é o tempo em horas desde a meia noite de 10 de fevereiro de 1990.
a) Esboce um gráfico dessa função em 10 de fevereiro de 1990 [de t = 0 até t = 24h] b) Qual era a altura da água à maré alta? c) Quando foi a maré baixa e qual era a altura da água nesse momento? d) Qual é o período desta função e o que ele representa em termos das marés?
e) Qual é a amplitude desta função e o que ela representa em termos das marés?
4) [UCS / Adaptada] Nossa respiração é um fenômeno cíclico, com períodos alternados de inspiração e expiração. Em um
determinado adulto, a velocidade do ar nos pulmões [m/s] em função do tempo, em segundos, decorrido a partir do início
de uma inspiração é dada pela equação:
5
25,0)(
tsentv
. Assim, determine o tempo de um ciclo respiratório
completo desse adulto [em segundos] e a maior velocidade que o ar pode atingir no fenômeno em questão.
5) Num certo lugar, as marés altas ocorrem à 0 h e às 12 h com altitude de 0,9 m , enquanto que as marés baixas ocorrem
às 6 h e às 18 h com altitude de 0,1 m . Nessas condições, qual a função que descreve a altitude do mar [em metros] em
relação ao horário “t”, em horas?
i) y = 2.sen(x + )
j) y = 0,5(cos 3x) + 1
k) y = – 2 + cos(t/4)
l) y = – 2 + 2.sen(4x)
m) y = 3.cos(x + ) – 1
n) y = 1 + 2.sen(x + /2)
o) y = – cos(2t) – 2
p) y = 1 – 3.cos(x + )
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6) Quando uma onda senoidal se propaga em uma corda, sua fonte realiza, na vertical, um movimento harmônico simples e
tem sua posição y , em função do tempo t , dada pela lei )(cos)( tAty , em que A é a amplitude, é a fase
inicial e é a pulsação do movimento. Sabendo que uma onda se propaga de acordo com a equação
tty
42cos3)(
, analise as sentenças abaixo assinalando [V] para as afirmações verdadeiras e [F] para as falsas.
( ) A amplitude é igual a 3.
( ) A fase inicial é igual a /4.
( ) A pulsação da onda é igual a 2.
( ) A posição da vertical da onda é 2, para o tempo decorrido de 3/2.
7) Determine a função geradora de cada um dos gráficos dados a seguir:
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8) Utilizando como referência o triângulo ao lado, mostre que a tangente de
um ângulo pode ser calculada através da divisão do seno pelo cosseno do
mesmo ângulo, ou seja: x
xx
cos
sentg .
RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS NOTA: Alguns dos gráficos apresentados a seguir contêm “deformidades” na sua curvatura!
1a)
Amplitude: 3A
Período: 2p
Deslocamento Vertical: zeroDV
Deslocamento Horizontal: zeroDH
Conjunto Imagem: }33{Im y/Ry
1b)
Amplitude: 3A
Período: 2p
Deslocamento Vertical: zeroDV
Deslocamento Horizontal: zeroDH
Conjunto Imagem: }33{Im y/Ry
1c)
Amplitude: 5A
Período: 2p
Deslocamento Vertical: zeroDV
Deslocamento Horizontal: zeroDH
Conjunto Imagem: }55{Im y/Ry
1d)
Amplitude: 5A
Período: 2p
Deslocamento Vertical: zeroDV
Deslocamento Horizontal: zeroDH
Conjunto Imagem: }55{Im y/Ry
a
c
b
y = 3 sen x
-3
-2
-1
0
1
2
3
0 90 180 270 360
y = -3 sen x
-3
-2
-1
0
1
2
3
0 90 180 270 360
y = 5 cos t
-5-4-3-2-1012345
0 90 180 270 360
y = -5 cos t
-5-4-3-2-1012345
0 90 180 270 360
)(3 xseny
)(cos5 ty
)(cos5 ty
)(3 xseny
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1e)
Amplitude: 1A
Período: 2p
Deslocamento Vertical: 1DV
Deslocamento Horizontal: zeroDH
Conjunto Imagem: }20{Im y/Ry
1f)
Amplitude: 1A
Período: 4p
Deslocamento Vertical: zeroDV
Deslocamento Horizontal: zeroDH
Conjunto Imagem: }11{Im y/Ry
1g)
Amplitude: 1A
Período: 5/2p
Deslocamento Vertical: 1DV
Deslocamento Horizontal: zeroDH
Conjunto Imagem: }20{Im y/Ry
1h)
Amplitude: 1A
Período: 2p
Deslocamento Vertical: zeroDV
Deslocamento Horizontal: DH
Conjunto Imagem: }11{Im y/Ry
1i)
Amplitude: 2A
Período: 2p
Deslocamento Vertical: zeroDV
Deslocamento Horizontal: DH
Conjunto Imagem: }22{Im y/Ry
y = sen (x) + 1
-2
-1
0
1
2
0 90 180 270 360
y = cos(x/2)
-1
-0,5
0
0,5
1
0 180 360 540 720
y=sen(5x)+1
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
0 18 36 54 72
y=sen(x+p)
-1
-0,5
0
0,5
1
-270 -180 -90 0 90 180 270 360
y=2 sen(x+p)
-2
-1
0
1
2
-270 -180 -90 0 90 180 270 360
)( xseny
)(2 xseny
)(1 xseny
1)5( xseny
)2/(cos xy
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1j)
Amplitude: 2/1A
Período: 3/2p
Deslocamento Vertical: 1DV
Deslocamento Horizontal: zeroDH
Conjunto Imagem: }2/32/1{Im y/Ry
1k)
Amplitude: 1A
Período: 8p
Deslocamento Vertical: 2DV
Deslocamento Horizontal: zeroDH
Conjunto Imagem: }13{Im y/Ry
1l)
Amplitude: 2A
Período: 2/p
Deslocamento Vertical: 2DV
Deslocamento Horizontal: zeroDH
Conjunto Imagem: }04{Im y/Ry
1m)
Amplitude: 3A
Período: 2p
Deslocamento Vertical: 1DV
Deslocamento Horizontal: DH
Conjunto Imagem: }24{Im y/Ry
1n)
Amplitude: 2A
Período: 2p
Deslocamento Vertical: 1DV
Deslocamento Horizontal: 2/DH
Conjunto Imagem: }31{Im y/Ry
y=0,5(cos3x)+1
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
0 30 60 90 120
y=(cosx/4)-2
-3
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0 360 720 1080 1440
y=2sen(4x)-2
-4
-3
-2
-1
0
0 22,5 45 67,5 90
y=3cos(x+p)-1
-4
-3
-2
-1
0
1
2
-270 -180 -90 0 90 180 270 360
y=2sen(x+p/2)+1
-2
-1
0
1
2
3
-180 -90 0 90 180 270 360
)4(22 xseny
)2/(21 xseny
1)(cos3 xy
)4/(cos2 ty
1)3.(cos5,0 xy
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1o) Função: 2)2(cos ty
Amplitude: 1A
Período: p
Deslocamento Vertical: 2DV
Deslocamento Horizontal: zeroDH
Conjunto Imagem: }13{Im y/Ry
1p) Função: )(cos31 xy
Amplitude: 3A
Período: 2p
Deslocamento Vertical: 1DV
Deslocamento Horizontal: DH
Conjunto Imagem: }42{Im y/Ry
3a)
3b) 9,9pés 3c) Às 6h e às 18h com altura de 0,1pé 3d) 12h [discutir significado] 3e) 4,9pés [discutir significado]
9,90
7,45
2,55
0,10
2,55
7,45
9,90
7,45
2,55
0,10
2,55
7,45
9,90
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Alt
ura
da
mar
é (
pé
s)
t (horas)
10 de fevereiro de 1990
IFSC / Funções Trigonométricas Prof. Júlio César TOMIO
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4) 5 segundos e 0,5 m/s 5)
ty
6cos4,05,0
6) V – F – V – F
7a)
)2(23)( xsenxf 7b)
xxf
4
3cos9,01,0)( 7c)
22
1)(
xsenxf
7d)
2
3
2
1cos)(
xxf 7e)
2)(
xsenxf 7f)
2cos35)(
xxf
Tópico Extra: As Funções Trigonométricas Hiperbólicas
As funções trigonométricas, até aqui estudadas, são funções trigonométricas circulares, pois seus valores estão associados
à circunferência 122 yx . Assim, as funções trigonométricas hiperbólicas têm seus valores associados à hipérbole
[equilátera] 122 yx . Essas funções hiperbólicas podem ser identificadas pelo “h” presente na simbologia que as
descrevem e são, de certa maneira, “similares” as funções trigonométricas circulares. Veja algumas relações:
2)(
xxee
xsenh
2
)(
xxee
xcosh
)(
)()(
xcosh
xsenhxtgh
)(
)()(
xsenh
xcoshxghcot
)(
1)(
xcoshxsech
)(
1)(
xsenhxcosech 1)()(
22 xsenhxcosh relação notável da trigonometria hiperbólica
Interessou? Pesquise e procure saber mais!
Curiosidade Científica: Por volta do século III antes de Cristo, Erastóstenes mediu o raio da Terra sem utilizar qualquer tipo de instrumentos de precisão. O valor que ele calculou estava errado em apenas 1% do valor determinado pela alta tecnologia dos nossos dias.
Leia o pequeno artigo abaixo!
Erastóstenes (285 – 194 a.C.) foi um matemático, bibliotecário e astrônomo grego. Nasceu em Siena na Grécia, e morreu em Alexandria. Erastóstenes é lembrado nos dias de hoje (no meio científico), principalmente por seu "crivo" para determinar números primos. Porém, talvez seu trabalho mais interessante seja a medida da Terra. Sua tentativa não foi a primeira nem a última na antiguidade, mas em tudo foi a de mais sucesso.
Erastóstenes suspeitou que a Terra fosse esférica e, com auxílio da trigonometria, mediu com engenhosidade e relativa precisão o perímetro da circunferência polar de nosso planeta. Ele observou que num dia de solstício de verão [o dia mais longo do ano, que é 21 de junho, no Hemisfério Norte], em Siena (hoje Assuã, no Egito), o sol brilhava diretamente para dentro de um poço profundo. Ao mesmo tempo, em Alexandria, cidade que se localizava no mesmo meridiano de Siena, o sol não iluminava o fundo de um poço. Colocando uma vara na vertical era possível perceber que formava uma sombra. Conforme concluiu, este fato só poderia ser possível se a Terra fosse esférica. Assim verificou que esta sombra indicava que
os raios do sol formavam com a vertical do lugar, um ângulo que era de um cinquenta avos de uma circunferência, ou
seja, = 360º/50 = 7,2º.
Se é o ângulo formado por A com a sombra produzida pelos raios solares, então o ângulo
SÔA é igual a , ou seja, um cinquenta avos da circunferência. A distância entre Siena e
Alexandria foi estimada em 5.000 estádios (aprox. 800 km) que era a unidade utilizada na época, e como a circunferência da Terra deveria ser 50 vezes essa distância, foi encontrado um perímetro de 250.000 estádios. Textos posteriores indicavam 252.000 ao invés de 250.000 estádios, talvez para fornecer uma cifra redonda de 700 estádios por grau. Um estádio era, segundo alguns estudos, próximo de um décimo de milha (aprox. 160m). Assim 250.000 estádios é o mesmo que (aproximadamente) 40.000 quilômetros e o diâmetro polar da Terra foi calculado como 12.732 km, aproximadamente. Hoje, sabemos que o verdadeiro diâmetro polar mede 12.713,5 km. Interessou? Pesquise e procure saber mais!
Adaptado de: http://www.ime.usp.br/~leo/imatica/historia/medida_raio_terra.html
http://pt.wikipedia.org/wiki/Erat%C3%B3stenes