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quinta-feira, 30 de julho de 2020

Desafios de matemática 7.0

Questão 1 - IME 2008) Um quadrado ABCD o segmento AB', com comprimento igual ao lado do quadrado, descreve um arco de círculo, conforme indicado na figura. Determine o ângulo BÂB' correspondente à posição em que a razão entre o comprimento do segmento B'C e o lado do quadrado vale (3 -  6).
                                                         
                       
  Fonte:https://www.tutorbrasil.com.br/forum/viewtopic.php?t=21431

Questão 2 -Ufrn 2000) Um observador, situado no ponto P de um prédio, vê três pontos, Q, R e S, numa mesma vertical, em um prédio vizinho, conforme esquematizado na figura abaixo. P e Q estão num mesmo plano horizontal, R está 6 metros acima de Q, e S está 24 metros acima de Q. Verifica-se que o ângulo RPQ do triângulo QPR é igual ao ângulo  do triângulo RPS. O valor, em metros, que mais se aproxima da distância entre P e Q é: 
a) 8,5 
b) 8,8 
c) 9,4 
d) 10,2

                         

Questão 3- Mackenzie) No triângulo ABC temos AB = AC e sen x = 3/4. Então cos y é igual a: (imagem abaixo) 
a) 9/16 
b) 3/4 
c) 7/9 
d) 1/8 
e) 3/16


                                                                                     

Questão 4-ITA 1973) Um navio, navegando em linha reta, passa sucessivamente pelos pontos A, B e c. Quando o navio está em A, o comandante observa um farol em L, e calcula o ângulo 
LÂC= 30º. Após navegar 4 milhas até B, verifica o angulo LBC = 75º. Quantas milhas separam o farol do ponto B?
a) 4
b) 22
c) 8/3
d)(2)/2
e) Nenhuma das anteriores

Resoluções:

Questão 1 - IME 2008)
I) Pelo enunciado, obtemos a seguinte relação entre o segmento B'C e o lado do quadrado (L):

B'C/L= (3 -  6)
B'C=  (3 -  6) • L

II) Da reconstrução da figura, temos o ângulo B'ÂB= α, AC=L2 por ser diagonal do quadrado ABCD e, pelo mesmo motivo, BÂC= 45°e  B'ÂC= 45° - α.



Aplicando a Lei dos Cossenos
B'C²= AB'² + AC² - 2 • AB' • AC • cos (45° - α)
[√(3 - 6) • L]²= L² + (L2)² - 2  L  L• cos (45° - α)
(3 - 6) • L²= L² + 2L² - (22)L² • cos (45° - α)
(3 - 6) • L²=  [3 - (22) • cos (45° - α)]
Dividindo tudo por :
3 - 6= 3 - (22) • cos (45° - α)
-6= - (22) • cos (45° - α
6= (22) • cos (45° - α
cos (45° - α)= (6)/(22)= (3)/2
cos (45° - α)= (3)/2 =>  45°α= ± 30°
 45°α= ± 30° => α=15° ou α= 75°

Resposta:  α=15° ou α= 75°

Questão 2)
I) Denotando o lado QP como x e utilizando α= β juntamente com trigonometria, teremos:

tg (α)= RQ/QP= 6/x= y
tg (α + β)= SQ/QP= 24/x= 4  (6/x)= 4y
tg (2α)= 24/x= 4y

II) Usando a relação do arco duplo da tangente

tg (2α)= 2tg (α)/(1 - tg² α)
tg (2α)= 2y/ (1 - y²)
4y= 2y/(1- y²)
[4y(1- y²)]/2y= 1
2(1- y²)=1
2 - 2 y²= 1 => y= 1/(2)

Substituindo y= 6/x
6/x=1/(2) => x=62 = 8,46 m (utilizando 2=1,41)
x~8,5 metros

Resposta: Item a

Questão 3- Mackenzie)
I) Sabendo que o triângulo ABC é isósceles e utilizando a soma dos ângulos internos de um triângulo, encontramos:

2x + y= 180 => y= 180 - 2x
cos y=cos (180 - 2x)= - cos (2x)
cos y= - cos (2x)= sen² x - cos² x (eq.i) 

II) Somando a relação relação fundamental da trigonometria com a equação i, encontramos:
*sen² x + cos² x= 1 (relação fundamental da trigonometria)

1 + cos y= sen² x + cos² x + sen² x - cos² x
1 + cos y= 2 • sen² x
cos y= 2  sen² x - 1= 2 • (3/4)² - 1
cos y= 2 • (9/16) - 1= (18/16) - 1
cos y=(18-16)/16= 2/16
cos y= 2/16= 1/8


Resposta: cos y= 1/8. Item d.

Questão 4)
Dado: AB= 4 milhas (só para relembrar)
I) A situação descrita é representada pela seguinte imagem:
Questão de geometria Resolucaoparte1
II) A partir do teorema do ângulo externo, encontramos o seguinte valor para o ângulo ALB:

LÂB + ALB= ABL
30° + ALB= 75° => ALB= 45°

III) A partir da lei dos senos:

AB/sen 45°= LB/ sen 30°
4/sen 45°= LB/ sen 30° 
Lembrando que sen 45°= (2)/2 e sen 30°= 1/2
8/2= 2LB => LB= 4/2
-Racionalizando:
LB= (42)/2
LB= 22 milhas  => item b

Resposta: Item b

Agradecimentos:

Agradecimentos:
Agradeço a todos que prestigiaram o meu blog e espero que gostem das atuais e futuras postagens. Quem tiver dúvidas, pode comentá-las. Espero ter ajudado, principalmente em meio a esta situação da pandemia.


 

domingo, 15 de dezembro de 2019

Soma e subtração de arcos

Introdução:

No estudo de trigonometria, é possível reparar que a relação sen (a + b)= sen a + sen b não se prova verdadeira para quaisquer valores de a e b. Observe o exemplo abaixo:

sen 60° + sen 60°= 0,5 + 0,5= 1 

Nota-se que esta relação é falsa, pois sabe-se que sen 120°= 0,5. Nem todos os valores de b satisfazem-na. O mesmo ocorre com estas seguintes relações abaixo:
sen (x - y)= sen x - sen y
cos (x + y)= cos x + cos y
cos (x - y)= cos x - cos y
tg (x + y)= tg x + tg y
tg (x - y)= tg x - tg y

Fórmulas de adição e subtração de arcos:

As reais fórmulas de adição e subtração de arcos são estas:
sen (a +b)= sen a • cos b + sen b • cos a
sen (a - b)= sen a • cos b - sen b • cos a
cos (a + b)= cos a • cos b - sen a • sen b
cos (a - b)= cos a • cos b + sen a • sen b

tg (a + b)=   tg a + tg b     
                 (1- tg a • tg b)

tg (a - b)=     tg a - tg b       
                  (1+ tg a • tg b)

Exemplo: A partir das fórmulas de adição e subtração, calcule sen 75°,cos 15° e tg 105°.
Resolução:
* sen 75°
I) Aplicando o seno da soma de dois ângulos teremos:

sen 75°= sen (45° + 30°)= sen 45° • cos 30° + sen 30° • cos 45°

sen 75°= 2   •   +  1   •  2  
                 2         2       2         2
sen 75°=  + 
                4        4
sen 75°= 6 + 
                    4
* cos 15°
I) Aplicando o cosseno da diferença de dois ângulos, teremos:
cos 15°= cos (45° - 30°)= cos 45° • cos 30° + sen 30° • sen 45°

cos 15°=   •   +   1   •  2  
                2        2         2        2

cos 15°=   +  2  
                  4         4
cos 15°=  6 + 
                     4
* tg 105°
I)Aplicando a tangente da soma de dois ângulos teremos:

tg 105°= tg (60° + 45°)=     tg 60° + tg 45°       
                                          (1- tg 60° • tg 45°)

tg 105°=   3 + 1      
                   1 - 3
Racionalizando:

tg 105°=   3 + 1        1 + 3   
                  1 - 3         1 + 3

tg 105°=  2 • (2 + 3)  
                     (-2)
tg 105°= - (2 3)

tg 105°= -2 - 


Arco duplo

Se fizemos a=b nas fórmulas anteriores, teremos:

sen (a + a)=  sen a • cos a + sen a • cos a
sen 2a= 2sen a • cos a

cos (a + a)= cos a • cos a - sen a • sen a
cos 2a= cos² a - sen² a

tg (a + a)=    tg a + tg a     
                  (1- tg a • tg a)


tg 2a=   2 tg a    
            1- tg² a


Exemplo: Determine cos 2a, sabendo que sen a= 1/4
I) Primeiramente, devemos lembrar que o cosseno de um arco duplo é dado por:
cos 2a= cos² a - sen² a

Escreveremos esta expressão somente em função de sen a por meio da relação fundamental da trigonometria.
sen² a + cos² a= 1
cos² a= 1 - sen² a

Substituindo a igualdade acima na fórmula do arco duplo, teremos:
cos 2a= cos² a - sen² a
cos 2a= 1 - sen² a - sen² a
cos 2a= 1 - 2 sen² a

II) Agora, determinaremos cos 2a utilizando sen a.

cos 2a= 1 - 2 sen² a
cos 2a= 1 - 2 (1/4)²
cos 2a= 1 - 2/16
cos 2a= 1 -1/8
cos 2a= 8/8 - 1/8
cos 2a= 7/8

Resposta: cos 2a= 7/8

Arco metade:

Sabe-se que cos 2a= 2cos² a - 1 e cos 2a= 1 - 2 sen² a; portanto, se fizermos 2a= x, teremos:
-cos (x/2)
cos 2a= 2cos² a - 1
cos x= 2cos² (x/2)- 1  cos (x/2)=±√[(1 + cos x)/2]

-sen (x/2)
cos 2a= 1 - 2sen² a
cos x= 1 -  2sen² (x/2)  sen (x/2)=±√[(1 + cos x)/2]

-tg (x/2)
tg (x/2)= sen (x/2)/cos (x/2)  tg (x/2)=±√[(1 - cos x)/(1 + cos x)]

Dominando o conhecimento:


Questão 1)(PUC – SP) Se tg (x + y) = 33 e tg x = 3, então tg y é igual a:

Questão 2) (Mackenzie - 2009) Na figura, tg β é igual a:
Sem título.png
a)   16  
      81
b)    8   
      27
c)  19  
     63
d)  2  
     3
e)  1  
     4

Questão 3) Determine o valor de A= sen 105° + cos 105°

Resoluções:

Questão 1)
I) Para se descobrir tg y, basta utilizar a fórmula da tangente da soma de dois arcos, sabendo que 
tg x=3 e que tg (x + y)= 33.

tg (x + y)=      tg x + tg y      
                    (1 - tg x • tg y)

33=       3 + tg y     
           (1 - 3tg y)

33 (1 - 3tg y)= 3 + tg y

33 - 99tg y= 3 + tg y
-99tg y - tg y= 3 -33
-100tg y= -30
100 tg y= 30
tg y= 30/100
tg y= 0,3

Resposta: tg y= 0,3

Questão 2)
I) Pelos dados do problema, teremos:

tg (α β)=  2 + 0,5   2,5 =
                      10           10     4
tg α=  0,5  =   1   
           10       20

II) Aplicando a tangente da soma, teremos:

tg (α β)=      tg α + tg β      
                      (1 - tg α • tg β)
       
          1    + tg β
 1 =   20                
 4      1 - tg β  
               20

1-   tg β     4    +  4tg β   
       20         20         

Para facilitar os cálculos, multiplicaremos ambos os lados da equação por 20.

20 - tg β= 4 + 80tg β

-80tg β - tg β = 4 -20

-81tg β = -16

81tg β = 16

tg β=  16  
          81

Resposta: Item a

Questão 3)
I) Primeiramente, devemos identificar sen 105° e cos 105°. Para isso, podemos considerar 
105°= 60° + 45°. Através do seno da soma de dois arcos, teremos:

sen 105°= sen (60° + 45°)
sen 105°= sen 60°  cos 45° + sen 45°  cos 60° 
sen 105°=   3       +    •   1  
                    2         2           2        2

sen 105°=   +   
                    4          4

sen 105°=  6  + 2  
                        4
A partir do cosseno da soma de dois arcos, teremos:

cos 105°cos (60° + 45°)
cos 105°= cos 60°  cos 45° - sen 45°  sen 60° 
cos 105°=  1   •    -    •   3  
                  2         2         2         2
cos 105°=    -   6  
                    4          4
cos 105°=  2 - 6   
                       4

II) Agora que os valores de sen 105° e cos 105° são conhecidos, basta substituí-los na expressão:

A= sen 105° + cos 105°

A=   6  +  +   2 - 6   
              4                   4
A=  6  + 2 + 2 - 6   
                     4
A=  2 2  
         4

A=  2  
         2

Resposta: A= 2/2.




Agradecimentos:

Agradeço a todos que prestigiaram o meu blog e espero que gostem das atuais e futuras postagens. Quem tiver dúvidas, pode comentá-las. Espero ter ajudado.

Referências:    

1-https://guiadoestudante.abril.com.br/estudo/soma-e-subtracao-de-arcos-trigonometria/ 
2- https://educacao.uol.com.br/disciplinas/matematica/adicao-e-subtracao-de-arcos-resolucao-de-equacoes-e-inequacoes.htm            
3- https://www.colegioweb.com.br/funcoes-trigonometricas-de-arco/adicao-e-subtracao-de-arcos.html                                                                                                                                              
4-https://brasilescola.uol.com.br/matematica/formulas-adicao-arcos.htm
5- https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/matematica/transformacoes-trigonometricas-formulas-adicao.htm     
6-https://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-matematica/exercicios-sobre-formulas-adicao-arcos.htm                                                
7 -http://matematicarev.blogspot.com/2011/08/adicao-e-subtracao-de-arcos.html              
8-http://nsaulasparticulares.com.br/wp-content/uploads/2014/07/Trigonometria-soma-de-arcos-sen-a-b.pdf
9-http://renataquartieri.com/wp-content/uploads/2017/04/aula-8-adicao-e-subtracao-de-arcos.pdf 
10-https://www.tutorbrasil.com.br/forum/viewtopic.php?t=17098