No caso de um arco de uma vota completa sua medida, em radiano, é dada por: 1. ARCOS E ÂNGULOS Na geometria plana, um arco de circunferência é um subconjunto da circunferência e um ângulo é um subconjunto do plano. Abaixo temos a circunferência de raio R e os pontos A, B, P e P’ pertencentes a esta circunferência. 2R = 2 rad R Com isso podemos fazer o seguinte quadro de associações a seguir: B P R O R A Unidade grau 0° radiano 0 Amplitude 180° 270° 3π π 2 90° π 2 P’ 360° 2π 2. CICLO TRIGONOMÉTRICO Nessa circunferência podemos destacar os arcos APB e AP'B e o ângulo central AÔB. Da geometria plana temos que o comprimento de uma circunferência de raio R é dado por 2πR , onde o π é um número irracional = 3,1415... Caso rolássemos uma circunferência de raio R sobre uma reta t de um ponto A, como mostra a figura, até retornarmos ao ponto A teremos completado exatamente uma volta e teremos percorrido um arco de uma volta. O ciclo trigonométrico ou circunferência trigonométrica é uma circunferência orientada, circunferência na qual se escolheu convenientemente um sentido de orientação, centrada na origem do sistema de coordenadas cartesianas e de raio unitário, ou seja, raio igual a 1 unidade de comprimento (R = 1). Para tal circunferência adotou-se uma origem no ponto A(1,0) e sua orientação, a partir desse ponto A, é convencionada positiva no sentido anti-horário e negativa no sentido horário. Veja figura: y B R A A t 2R A’ Observamos então que para circunferências de raios distintos temos arcos completos distintos e o mesmo acontece para um arco qualquer. Mediante a isto passou-se a utilizar o raio da circunferência como unidade de ângulo ou arco, surgindo então a unidade radiano (rad) sendo o arco de 1 rad o arco unitário cujo comprimento é igual ao raio da circunferência. Nesse caso, um ângulo central e o arco por ele compreendido teriam a mesma medida. O R=1 A = (1, 0) x B’ Nesse ciclo tem-se que os arcos compreendidos entre A e B são arcos do 1° quadrante, entre B e A’ são arcos do 2° quadrante, entre A’ e B’ são arcos do 3° quadrante e entre B’ e A são arcos do 4° quadrante. y B B R O A R O 2° Quad. A’ De forma geral, para se determinar um arco AB em radianos () basta dividir o comprimento do arco ( ) pela medida do raio da circunferência, que agora é nossa unidade de medida, que o contém (R). B α= 90° 120° 135° 150° -270° 60° 45° 30° 0° 330° 210° R A x 4° Quad. B’ 180° R A O 3° Quad. med(AB) = 1 rad O 1° Quad. R 225° 240° 270° 315° 300° -300° -315° -330° -240° -225° -210° -180° -150° -135° -120° 0° -30° -90° -45° -60° Observação Como atividade, construa as figuras acima com os respectivos arcos em radiano. R 1 3. ARCOS CÔNGRUOS sen São arcos que possuem a mesma origem e a mesma extremidade e diferem um do outro em um número inteiro de volta. Como por exemplo: 180°- x tgx sen x sen(180°- x ) x a) 435 e 75° pois temos que 435° = 75° + 1 360° 475° 75° cos(180°- x) cos cosx tg(180°- x) b) 9 e pois temos que 9π = π + 4 (2π) 9π π . sen(180 x) senx c) 950°, 950° e 230° pois temos que 950 230 (2 360) ou 950 130 (2 360) cos(180° x) = cosx tg(180° x) = ctgx Dessa forma, se tomarmos um arco qualquer seu arco côngruo será dado por 0 + k 2 ou 0 + k 360° , em que k e 0 é sua primeira determinação positiva ou negativa. Redução do 3° para o 1° quadrante sen tgx tg(180°+ x ) 4. SENO E COSSENO E TANGENTE DE UM ARCO Tomemos no ciclo trigonométrico o arco orientado AP de origem em A, de medida igual a radianos e uma reta tangente t ao ciclo pelo ponto A. Define-se: Seno do arco ou simplesmente sen é a medida algébrica do segmento OP”, projeção ortogonal do raio unitário OP sobre o eixo vertical y. Cosseno do arco ou simplesmente cos é a medida algébrica do segmento OP’, projeção ortogonal do raio unitário OP sobre o eixo horizontal x. Tangente do arco ou simplesmente tg é medida algébrica do segmento AT, obtido do prolongamento do segmento OP sobre a reta tangente t. senx x cos(180°+ x) cos cosx sen(180°+ x) 180°+ x sen(180 x) senx cos(180°+ x) = cosx tg(180°+ x) = tgx t y sen P” T Redução do 4° para o 1° quadrante P tg sen sen O cos P’ A x tgx cos senx x sen(360°- x ) cos cos x cos(360°- x) tg(360°- x) 360°- x 5. REDUÇÃO AO 1° QUADRANTE Redução do 2° para o 1° quadrante sen(360 x) senx cos(360° x) = cosx tg(360° x) = tgx 2 EXERCÍCIOS 1) Ana e Maria estão se divertindo em uma roda gigante, que gira em sentido anti-horário e possui oito lugares equidistantes. Inicialmente encontramse na posição indicada na figura, estando Maria na parte inferior e Ana à meia altura entre as partes inferior e superior da roda. A partir dessas informações, julgue os itens a seguir: (2) A maior distância horizontal será obtida quando = 90°. (3) Se tivermos 15 atletas e 5 deles arremessarem sob um ângulo de 20°, 3 sob um ângulo de 80° e os demais sob um ângulo de 30°, então a prova terá apenas 3 vencedores. (4) Se o menor ângulo de inclinação entre os arremessos feitos pelos atletas, nessa olimpíada, foi de 50°, então o campeão foi aquele que fez esse arremesso 3) Para todo x real, podemos afirmar que Ana Maria (1) A roda deve girar 90º para que Ana alcance o topo. (2) Maria estará diretamente acima de Ana, na vertical, após a roda ter girado 225º a partir do momento inicial. (3) Se a distância entre os pontos de sustentação das cadeiras de Ana e Maria for igual a 4 2 m , então a circunferência que contém esses pontos e tem centro coincidente com o da roda gigante possui diâmetro maior que 9 m. (A) cos x = –cos ( + x) (B) cos x = cos ( – x) (C) cos x sen( x) 2 (D) cos x = –cos (2 – x) (E) cos x = sen (2 + x) 4) A figura representa, em um sistema ortogonal de coordenadas, duas retas, r e s, simétricas em relação ao eixo Oy, uma circunferência com centro na origem do sistema, e os pontos A(1,2), B, C, D, E e F, correspondentes às interseções das retas e do eixo Ox com a circunferência. 2) Nos jogos Olímpicos, encontramos uma prova denominada Arremesso de Dardos. De acordo com a cinemática vetorial, a distância horizontal percorrida por um objeto depende do ângulo de inclinação do lançamento com o plano horizontal. Nestas condições, determine A. As coordenadas dos vértices B, C, D, E e F e a área do hexágono ABCDEF. B. O valor do cosseno do ângulo AÔB. Sendo a expressão para o cálculo de tal distância V0 = velocidade inical V sen 2θ x= , onde θ ângulo de lançamento . g g aceleração gravitacional 2 0 Se todos os atletas, nas Olimpíadas aplicarem uma mesma velocidade inicial ao arremessarem seus dardos, podemos afirmar que: (1) Se dois atletas arremessarem seus dardos, um com ângulo de inclinação de 30° e o outro com ângulo de 60°, então as distâncias percorridas na horizontal pelos seus respectivos dardos serão iguais. 5) O dispositivo de segurança (segredo) de um cofre tem o formato da figura ao lado, onde as posições A, B, …, L estão igualmente espaçadas e a posição inicial da seta, quando está fechada, é a indicada. E D C B F G A L H I J K 3 Para abrir esse cofre são necessárias cinco operações, girando o dispositivo de modo que a seta seja colocada dos seguintes ângulos: 2 I. no sentido anti-horário; 3 3 II. no sentido horário; 2 5 III. no sentido anti-horário; 2 3 IV. no sentido horário; 4 V. no sentido anti-horário. 3 GABARITO 1) C; C; E 2) C; E; E; C 3) D 4) A. B = (– 1,2); C = ( 5, 0); D = (– 1, – 2) E = (1, – 2); F = ( 5, 0) Área (S) = 4 5 + 4 3 B. 5 5) C 6) D Pode-se, então, afirmar que o cofre será aberto quando a seta estiver indicando: (A) o ponto médio entre G e H. (B) algum ponto entre J e K. (C) o ponto médio entre C e D. (D) a posição I. (E) a posição A. 6) Na figura, está representado um círculo trigonométrico em que os pontos P1 a P5 indicam extremidades de arcos. Esses pontos, unidos, correspondem aos vértices de um pentágono regular inscrito no círculo. Se o ponto P1 corresponde a um arco 6 de radianos, então o ponto P4 corresponderá à extremidade de um arco cuja medida, em radianos, é igual a (A) 13 30 (B) 17 30 (C) 29 53 41 (D) (E) 30 30 30 4