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quinta-feira, 30 de abril de 2020

Definições básicas de seno, cosseno e tangente

Introdução:

Seno, cosseno e tangente de um ângulo são relações trigonométricas obtidas a partir das razões entre os lados de um triângulo retângulo. Vale mencionar que triângulos retângulos são aqueles cujo um dos ângulos internos vale 90°. O seu maior lado é conhecido como hipotenusa e os outros dois como catetos.

Ficheiro:RelacTrig1.png
Fonte:https://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Ficheiro:RelacTrig1.png

Definições:

Dado um triângulo retângulo e definimos um  dos dois ângulos agudos como sendo α, obtém-se que:

sen α= cateto oposto a α =  a  
               hipotenusa            c

cos α= cateto adjacente a α =   b  
                 hipotenusa               c

tg α=    cateto oposto a α       =   a  
           cateto adjacente a α         b 

-Macete 1: O seno é sempre a razão entre o lado "separado" do ângulo e a hipotenusa, enquanto o cosseno é sempre a razão entre o lado "colado" ao ângulo e a hipotenusa.

-Macete 2: Soh Cah Toa
Soh significa seno igual oposto sobre hipotenusa
Cah significa cosseno igual adjacente sobre hipotenusa
Toa significa tangente igual oposto sobre adjacente

Exemplos: Considerando o triângulo retângulo abaixo, calcule:


-Seno de α

sen α=  cateto oposto a α = 3/5
                 hipotenusa       

sen α= 0,6

-Cosseno de α

cos α=  cateto adjacente a α = 4/5
                  hipotenusa
cos α= 0,8

-Tangente de α

tg α=     cateto oposto a α       = 3/4
            cateto adjacente a α  

tg α= 0,75

Valores de Seno, Cosseno e tangente:

Os valores de seno, cosseno e tangente são números reais que variam de valor de acordo com a variação do ângulo α. Dois triângulos retângulos que apresentam  ângulos α de mesma medida são semelhantes e, portanto, as medidas destas razões trigonométricas são iguais e os segmentos destas figuras proporcionais.
Ou seja, não importa o quão grandes ou pequenas sejam as medidas dos lados de um triângulo retângulo cujo um dos ângulos mede 30°, pois o seno deste ângulo sempre medirá 1/2 pois em um triângulo retângulo cujo um dos ângulos mede 30°, a medida da hipotenusa sempre será o dobro da medida do lado oposto a esse ângulo.
A tabela abaixo apresenta valores de seno, cosseno e tangente dos ângulos notáveis, que são 30°, 45° e 60°.


Macete- Lembre-se desta canção:“um, dois, três. Três, dois, um. Tudo sobre dois, só não tem raiz o um!”

Estes valores podem ser encontrados através de cálculos nos quais as medidas dos lados e dos ângulos internos do triângulo são conhecidos. Tais valores,  são encontradas na tabela abaixo:


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:

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 a e 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   •  √3  +  1   •  √2  
                 2         2       2         2
sen 75°= √6  + √2 
                4        4
sen 75°= √6 + √2 
                    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°=  √2   •  √3   +   1   •  √2  
                2        2         2        2

cos 15°=  √6   +  √2  
                  4         4
cos 15°=  √6 + √2 
                     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 - √3 


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 = 1 
                      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   •  √2    +   √2   •   1  
                    2         2           2        2

sen 105°=  √6   +   √2 
                    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   •   √2   -   √2   •   √3  
                  2         2         2         2
cos 105°=   √2   -   √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   +   √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                           

sexta-feira, 19 de julho de 2019

Trigonometria-relações fundamentais

 O que são?

As relações matemáticas entre os valores das funções trigonométricas de um mesmo arco são conhecidas como relações trigonométricas. Conheça as relações fundamentais:

sen² (x) + cos² (x)= 1
tg (x)= sen (x)/ cos (x)
sec (x)= 1/cos (x)
cossec (x)= 1/ sen (x)
cotg (x)=  cos (x)/sen (x)

Estas relações são ditas fundamentais porque nos permite determinar outras razões trigonométricas a partir de uma razão já conhecida. Para que tudo se torne mais claro, utilizaremos o seguinte exemplo:

Exemplo: Considere que sen (x)= 1/3, com π/2 < x < π, determine o valor de cotg (x).
I) Visto que já temos o valor de sen (x), utilizaremos a relação fundamental da trigonometria para determinar o valor de cos (x).

 sen² (x) + cos² (x)= 1
 (1/3)^2 + cos² (x)= 1
 1/9 + cos² (x)= 1
 cos² (x)= 1 - 1/9
 cos² (x)= 8/9
cos (x)= √8/9
cos (x)=2√2/3
cos (x)=  2√2 
                 3

II) Sabendo que cotg (x)= cos (x)/sen (x),  temos:
cotg (x)=   cos (x) =   2√2 
                  sen (x)        3     
                                     1   
                                     3
cotg (x)=    2√2  • 3
                     3

cotg (x)= 2√2

Resposta:cotg (x)= 2√2

Aviso:

Quem estiver lendo esta postagem no computador, verá que ela teve problemas no alinhamento das frações com os denominadores. Este problema não existe para os que estão lendo esse artigo no celular, por isso, sugiro aos leitores que leiam esse artigo somente pelo celular.   

 Relações decorrentes:

Elas são assim conhecidas por serem desenvolvidas a partir das relações fundamentais. Tais relações também são muito importantes para a trigonometria. Vejamos como determiná-las:
                                             

*Primeira relação decorrente:
Considere a relação sen² (x) + cos² (x)= 1.Vejamos o que acontece se dividirmos tudo por
cos² (x).

sen² (x) + cos² (x)= 1

sen² (x) + cos² (x)= 1
          cos² (x)

sen² (x)   +  cos² (x) =       1       
cos² (x)        cos² (x)    cos² (x)             

Com isso, temos:

tg² (x) + 1= sec² (x)

*Segunda relação decorrente:
Considere a relação sen² (x) + cos² (x)= 1.Vejamos o que acontece se dividirmos tudo por
sen² (x).

sen² (x) + cos² (x)= 1

sen² (x) + cos² (x)= 1
          sen² (x)

sen² (x)   +  cos² (x) =       1       
sen² (x)        sen² (x)    sen² (x)         

Com isso, temos:

 1 + cotg² (x)= cossec² (x)
               ou
cotg² (x)= cossec² (x) - 1

Exercícios:

Questão 1)  (Ufscar) Sendo
sen (a) + cos (a)= 1/5, determine sen (a) e cos (a)

Questão 2) (Vunesp)  A expressão  cos^2 (θ)/1 - sen (θ), com sen (θ)≠ 1, é igual a:
a) sen (θ)
b) sen (θ) + 1
c) tg (θ) • cos (θ) 
d) 1
e) sen (θ)/ sec (θ)

Questão 3) (Câmara FJC - FIP 2009) Se sen (x)= 3/5, com 0 ≤ x ≤ π/2, então o valor de cotg (x) é:
a) 1/2
b) 4/3
c) 4/5
d) 1
e) 3/4

 Questão 4) (Fei) Se cotg (x) + tg (x)= 3, então sen (2x) é igual a:
a) 1/3
b) 3/2
c) 3
d) 2/3
e) Nenhuma das anteriores

Resoluções:

Questão 1)(Ufscar)
I) A partir da equação fundamental da trigonometria e a equação dada, desenvolvemos o seguinte sistema:
{sen² (a) + cos² (a)= 1
{ sen (a) + cos (a)= 1/5= 0,2

II) Isolando cos a na segunda equação e substituindo este termo na primeira, temos:
cos (a)= 0,2 - sen (a)

sen²(a) + cos² (a)= 1
sen² (a) + (0,2 - sen (a))²= 1
sen^2 (a) +0,04 - 0,4sen (a) +sen² (a)= 1
2sen² (a) - 0,4sen (a) + 0,04 - 1= 0
2sen² (a) - 0,4sen (a) - 0,96= 0

(dividindo ambos os membros por 2)

sen² (a) - 0,2sen (a) - 0,48= 0

III) Fazendo sen (a)= x
x² - 0,2x - 0,48= 0

IV) Agora aplicaremos a fórmula de Bhaskara para resolver esta equação:
∆= b² - 4ac
∆= (-0,2)^2 - 4 • 1 • (-0,48)
∆= 0,4 + 1,92
∆= 1,96

x= -b ± √∆
        2a
x= 0,2 ± √1,96
         2 • 1

x= 0,2 ± 1,4  
           2

x'= (0,2 + 1,4)/2  = 0,8= 4/5  
    

x"= (0,2 - 1,4)/2= -1,2/2= -0,6= -3/5                                           
                                 

V) Retornando a substituição:
sen (a)= 4/5 => cos a= 1/5 -4/5= -3/5
           ou
sen (a)= -3/5=> cos a= 1/5 - (-3/5)= 4/5

Resposta: Sen (a)= 4/5 e cos (a)= -3/5  ou sen (a)= -3/5  e cos (a)= 4/5.

Questão 2) (Vunesp)      
I) Para resolver esta questão, devemos lembrar da relação fundamental da trigonometria que nos garante:

sen² (θ) + cos² (θ)= 1
cos^2 (θ)= 1 - sen^2 (θ)

II) A partir disso, devemos 
uir o valor de cos^2 (x) na expressão cos^2 (θ)/1 - sen (θ)

 cos² (θ)  = 1 - sen² (θ)  
1 - sen (θ)    1 - sen (θ)

III)Temos que concordar que
1 - sen^2 (θ) pode ser escrito como 
1^2 - sen^2 (θ). Com isso, podemos visualizar um produto notável conhecido como "produto da soma pela diferença". De acordo com esse produto notável, podemos afirmar que:

1 - sen² (θ)= (1 + sen (θ)) • (1 - sen (θ))

Substituindo essa igualdade na expressão, temos:

 cos² (θ)  = 1 - sen² (θ)      
1 - sen (θ)   1 - sen (θ)

1 - sen² (θ)  = (1 + sen (θ)) • (1 - sen (θ))
 1 - sen (θ)                 1- sen (θ)

  cos² (θ)   =   1 + sen (θ)
1 - sen (θ)  

Resposta: Item b 

Questão 3) 
I) Visto que já temos o valor de sen (x), utilizaremos a relação fundamental da trigonometria para determinar o valor de cos (x).

 sen² (x) + cos² (x)= 1
 (3/5)^2 + cos² (x)= 1
(0,6)^2 + cos² (x)= 1
 0,36 + cos² (x)= 1
cos² (x)= 1 - 0,36
cos² (x)= 0,64
cos (x)= √0,64
cos (x)= 0,8= 4/5

II) Sabendo que cotg (x)= cos (x)/sen (x),  temos:
cotg (x)=   cos (x) =   4  
                  sen (x)      5       
                                   3      
                                   5
cotg (x)=  4    •   5  
                 5        3

cotg (x)= 4/3 

Resposta:Item b 

Questão 4)
I) Lembrando-se de duas importantes relações trigonométricas 
(tg (x)= sen (x)/cos (x)) e
(cotg (x)= cos (x)/sen (x)), temos:

cotg (x) + tg (x)= 3

  cos (x)   + sen (x)  = 3
 sen (x)      cos (x)

Reduzindo toda a equação temos:

cos² (x) + sen² (x)= 3sen (x) • cos (x)                     sen (x) • cos (x)

cos² (x) + sen² (x)= 3sen (x) • cos (x) 

II) Utilizando a relação fundamental da trigonometria.

1= 3 • sen (x) • cos (x) 

sen (x) • cos (x) =  1/3

III) Lembrando-se de que 
sen (2x)=  2 • sen (x) • cos (x), multiplicaremos ambos os membros por 2.

(sen (x) • cos (x) =  1/3) •  2
2 •sen (x) • cos (x)= 2/3
sen (2x)= 2/3

Resposta: Item d 

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://mundoeducacao.bol.uol.com.br/matematica/relacoes-trigonometricas-fundamentais.htm
2-https://alunosonline.uol.com.br/matematica/funcoes-relacoes-fundamentais-trigonometria.html
3-https://sabermatematica.com.br/exercicios-resolvidos-equacoes-trigonometricas.html
4-http://projetomedicina.com.br/site/attachments/article/393/matematica_trigonometria_equacoes_trigonometricas.pdf
5-https://exercicios.mundoeducacao.bol.uol.com.br/exercicios-matematica/exercicios-sobre-relacoes-trigonometricas-fundamentais.htm