Este documento apresenta conceitos fundamentais sobre o ciclo trigonométrico, incluindo medidas de arcos em graus e radianos, transformações entre as unidades, os quadrantes da circunferência trigonométrica e exercícios sobre determinação de arcos congruentes.
1. CICLO
TRIGONOMÉTRICO
Many Notes
Many Notes
Fontes: Trabalho da Professora Gertrudes, PUC-RS e http://professorwaltertadeu.mat.br/
2. Medidas de Arcos
As unidades mais usadas são o grau (°) e o
radiano (rad).
Many Notes
Grau: é quando dividimos uma circunferência
em 360 partes congruentes, sendo cada uma
dessas partes correspondentes a um arco de um
grau (1o).
3. Radiano: um arco de um radiano ( 1rad ) é um
arco cujo comprimento é igual ao do raio da
circunferência que o contém.
Comprimento do arco
r igual à medida do raio
Many Notes
1 rad
•
• r ≅ 0,28 rad
6,28 rad ou
2π rad
Relembrando: o comprimento da circunferência
mede 2πr onde r é o raio.
4. Transformação de graus para radianos
360° 2π rad
180° π rad
Many Notes
90° π/2
rad
Exemplo: Quantos radianos correspondem a 540°?
540° x rad
5. Circunferência Trigonométrica -
Preliminares
Consideremos uma circunferência de raio unitário
(r = 1), cujo centro coincide com a origem de um
sistema cartesiano ortogonal.
Many Notes
1
•
–1• •1
•0
•
–1
6. 1
•
⊕
–1• •1
•0
A
⊖ O ponto A (1 , 0) é a
Many Notes
• origem de todos os
–1 arcos a serem
medidos na
circunferência.
• Se um arco for medido no sentido horário, então a
essa medida será atribuído o sinal negativo (-).
• Se um arco for medido no sentido anti-horário,
então a essa medida será atribuído o sinal positivo
(+).
7. 1
•
2° Q 1° Q
–1• •1
•0
A
3° Q 4° Q
Many Notes
•
–1
Os eixos coordenados dividem o plano cartesiano
em quatro regiões chamadas quadrantes; esses
quadrantes são contados no sentido anti-horário, a
partir do ponto A.
Como a circunferência tem 360° ou 2π rad, cada um
desses arcos medem 90° ou π/2 rad.
8. Se temos um arco de origem A e extremidade B, ele pode
assumir infinitos valores, dependendo do número de voltas
no sentido anti-horário (+), ou no sentido horário (–).
Sentido POSITIVO Sentido
ou anti-horário NEGATIVO ou
B horário
Many Notes
π/2 rad –3π/2 rad
• •
A
π rad –π rad –2π rad
• •0 •0 rad • •0 •
2π 0 rad
rad A
• •
3π/2 rad –π/2 rad
B
9. 5π/2 rad = 450°
π/2 rad = 90°
•
3ππ rad = 180°
Many Notes
rad = 540° 0 rad = 0°
• • •
0 2π rad ==360°
4π rad 720°
•
3π/2 rad ==270°
7π/2 rad 630°
Infinitos valores
11. 1. Expresse em graus:
10
a) rad
9
11
b) rad
8
Many Notes
c) rad
9
d) rad
20
4
e) rad
3
12. Solução: Esse cálculo também poderia ser realizado pela
regra de três, mas outra forma é substituir π rad pelo seu
correspondente em graus, 180º, e simplificar a fração.
20
a)
45
Many Notes
1
b) clicar
2
13. Solução: Esse cálculo também poderia ser realizado pela
regra de três, mas outra forma é substituir π rad pelo seu
correspondente em graus, 180º, e simplificar a fração.
20
a)
45
Many Notes
1
b)
20 2 9
c) d)
1 60 1
e)
1
14. 2. Determine, em radianos, a medida do menor ângulo
formado pelos ponteiros de um relógio às 4 horas.
Solução: Os ponteiros de um
relógio estão ambos na direção
dos números somente na hora
exata. Após esse momento, o
único a ficar na direção é o
Many Notes
ponteiro dos minutos (grande).
O relógio representa uma
circunferência dividida em 12
partes iguais. Logo, cada
número dista um arco que
mede 30°.
Às 4h o menor ângulo central
formado pelos ponteiros
corresponde a
15. 3. Se o ponteiro menor de um relógio percorre um arco
de ( π/12) radianos, que arco ponteiro maior percorre?
Solução:
Em graus a medida percorrida pelo menor
corresponde a 15°.
Many Notes
Esse valor corresponde à metade da distância
entre dois números consecutivos.
O tempo para percorrer essa distância pelo
menor é de meia hora.
Enquanto isso o ponteiro maior dá meia volta
completa, isto é, 180°.
Logo, o ponteiro maior percorre π rad.
16. 3. Se o ponteiro menor de um relógio percorre um
arco de ( π/12) radianos, que arco ponteiro maior
percorre?
Esta questão também pode ser resolvida através
se uma regra-de-três simples:
Many Notes
Ponteiro Ponteiro
Pequeno Grande
(π/6) 2π rad 2
rad
(π/12) rad x rad
Resposta: π rad
17. 4. Um relógio foi acertado exatamente ao meio-
dia. Determine as horas e os minutos que estará
marcando esse relógio após o ponteiro menor ter
percorrido um ângulo de 42°.
Ponteiro
Tempo 2
Many Notes
Pequeno
30° 60 min
42° x
Passaram-se 84 minutos após o meio-dia, que
corresponde a 1h 24min. Observe que este
horário é vespertino, logo pode ser indicado
como 13:24 h.
18. 5. Qual a medida, em graus, do menor ângulo
central formado pelos ponteiros de um relógio
que está marcando 9h 30min?
Many Notes
x
α
09:00 h 09:30 h
19. Solução: Ao marcar 9h em
ponto, os ponteiros estavam
na direção dos números como
indicado na primeira figura.
Às 9h30min o ponteiro
pequeno deslocou-se de um
ângulo “x”.
Many Notes
Aplicando ax regra-de-rês
descobrimos quantos graus
α
ele se afastou da direção do
número 9 em 30 minutos.
Ponteiro
Pequeno Tempo 60 x = 900 ⇒ x = 15°
30° 60 min 09:30 h
α = 90° + x e x = 15°
x 30 min ⇒ α = 105°
20. 6. Determine:
a) o comprimento de um arco de circunferência
(em cm), sabendo que ela tem 12cm de raio e o
ângulo central correspondente mede 20°.
Many Notes
b) o ângulo central (em radianos) correspondente
a um arco de 15cm de comprimento, sabendo que
ela tem raio de 20cm.
c) a medida do raio de uma circunferência (em
cm), sabendo que nela um ângulo central de 15°
corresponde a um arco de 30cm.
21. a) o comprimento de um arco de circunferência
(em cm), sabendo que ela tem 12cm de raio e o
ângulo central correspondente mede 20°.
Many Notes
⇒
22. b) o ângulo central (em radianos) correspondente
a um arco de 15cm de comprimento, sabendo que
ela tem raio de 20cm.
Many Notes
⇒
23. c) a medida do raio de uma circunferência (em
cm), sabendo que nela um ângulo central de 15°
corresponde a um arco de 30cm.
Many Notes
⇒
24. 7. A roda dianteira de uma bicicleta tem 40cm de raio.
Quantos metros ela percorre ao dar 5.000 voltas?
Quantas voltas ela deve dar para percorrer 9420m?
40 cm = 0,4 m ⇒ C = 2π × 0,4 m ∴ C ≅ 2,5 m
Many Notes
1 volta = 2,5 m ⇒ 5000 voltas = 5000 × 2,5 m = 12.500 m
1 volta = 2,5 m ⇒ x voltas = 2,5 x = 9.420 m
25. 8. As rodas de um automóvel têm 70cm de diâmetro.
Determine o número de voltas efetuadas pelas rodas
quando o automóvel percorre 9.891km. Adote π =
3,14.
Many Notes
d = 70 cm ∴ r = 35 cm
1 volta = C = 2π × 35 = 70π cm = 219,8 cm = 2,198 m
Percurso = 9.891 km = 9.891.000 m
x voltas = 2,198 . x
2,198 . x = 9891000 ∴ x = 4.500.000 voltas
26. 9. Obtenha as menores determinações não negativas
dos arcos. Solução:
a) 1300° Encontra-se o número de voltas
b) 1440° completas que é múltiplo de 360° ou
Many Notes
c) 170° de 2π.
11 As menores determinações não
d) rad
2 negativas serão os arcos encontrados
43
e) rad nos restos percorridos no sentido
5
f) –1200° positivo.
São chamadas 1ªs determinações.
27. a) 1300° 360° 1300°= 3 × 360° + 220°
22 0°
3 voltas 3 voltas completas ∴ volta ao ponto de
partida
Logo a 1ª determinação de 1300° é 220°.
b) 1440°
Many Notes
360° 1440°= 4 × 360° + 0°
00 0°
4 voltas 4 voltas completas ∴ volta ao ponto de
partida
Logo a 1ª determinação de 1440° é 0°.
c) 170° < 360° não completando uma volta. Logo a 1ª
determinação é o próprio 170°.
28. d)
Vamos dividir o arco por 2π rad
Many Notes
Sabemos que: ou seja, 2
voltas
mais ¾ de volta.
¾ de uma volta, em radianos, serão:
1
2
29. e)
Vamos dividir o arco por 2π rad
Many Notes
Sabemos que: ou seja, 4 voltas
mais 3/10 de volta.
3/10 de uma volta, em radianos,
serão: 1
5
30. f)
–1200° 360° –1300°= –3 × 360° – 120°
–1 2 0°
–3 voltas 3 voltas completas no sentido horário
(negativo) ∴ volta ao ponto de partida
–120° é a 1ª determinação negativa de –1200°.
Many Notes
Para encontrar a 1ª determinação positiva, devemos
somar 360° a –120°.
–120° + 360° = 240°
Logo a 1ª determinação não negativa de –1200° é
240° (sentido positivo).
32. 10. Dê as expressões gerais dos arcos côngruos a:
a) 1700°
Solução: A expressão geral
b) –700° será dada pela 1ª
Many Notes
49 determinação dos ângulos
c) rad
4
adicionadas a múltiplos de
d) 11 rad
360° ou 2π, positivos ou
33
e) rad negativos.
8
33. a) 1700° 360° 1700°= 4 × 360° + 260°
26 0°
4 voltas 4 voltas completas no sentido horário
(negativo) ∴ volta ao ponto de partida
260° é a 1ª determinação positiva de 1700°.
Many Notes
Dizemos então que a EXRESSÃO GERAL dos
arcos côngruos a 1700° é dada por:
34. a) 1700° 360°
26 0°
4 voltas
Sendo k um número inteiro, ao escrevermos
Many Notes
360°k, queremos expressar um número qualquer
de voltas completas em qualquer sentido –
positivo ou negativo.
Ao somarmos 260°, dizemos que, depois de
voltar ao ponto de partida – não importando
quantas voltas foram dadas antes – percorremos
mais 260° e chegamos sempre ao mesmo ponto.
40. b) 700º 360º 2(voltas) resto(340º )
⇒ 1ª determinação positiva de –700° = 360° – 340° = 20°
Logo a expressão geral é 20º 360k , k Z
Many Notes
c) 49 rad 48 rad rad 12 (6voltas) rad
4 4 4 4
Logo a expressão geral é 2k rad , k Z
4
41. d) 11 rad 10 rad rad (5voltas) rad
Logo a expressão geral é rad 2k , k Z
33 32
e) rad rad rad 4 (2 voltas) rad
8 8 8 8
Many Notes
– 2 voltas significa duas
voltas no sentido horário
(negativo)
15
A 1ª determinação positiva 2 rad rad rad
será 8 8
15
Logo a expressão geral rad 2k , k Z
é 8
42. 11. Assinale com “X” os pares que representam
arcos côngruos.
Solução:
( ) 740° e 1460° Para que representem
Many Notes
( ) 400° e 940° arcos côngruos, suas
extremidades deverão ser
( )
as mesmas.
( ) Isto pode ser verificado
comparando as primeiras
determinações de cada par.
43. 1º) 740º 360º 2(voltas) resto(20º )
⊠ 1460º 360º 4(voltas) resto(20º )
400º 360º 1(voltas) resto(40º )
2º)
940º 360º 2(voltas) resto(220º )
Many Notes
38 rad 36 rad 2 rad 12rad 2 rad 6(voltas) 2 rad
3 3 3 3 3
3º)
26 rad 24 rad 2 rad 8rad 2 rad 4(voltas) 2 rad
⊠ 3 3 3 3 3
74 rad 70 rad 4 rad 14rad 4 rad 7(voltas) 4 rad
5 5 5 5 5
4º) 19 10 9 9 9
rad rad rad 2rad rad 1(volta) rad
5 5 5 5 5
44. 11. Assinale com “X” os pares que representam
arcos côngruos.
⊠) 740° e 1460°
(
Many Notes
( ) 400° e 940°
⊠)
(
( )
45. 12. Os arcos da forma k.180º 30.(1)k
, ,k∈ℤ,
têm extremidades em que quadrantes?
Solução: Atribuindo alguns valores para “k”,
observa-se a regularidade dos quadrantes:
k 2 (2).180º (1) 2 .30º 360º 30º 330º 30º (1º Q)
Many Notes
k 1 (1).180º (1) 1.30º 180º 30º 210º 150º (2º Q)
k 0 (0).180º (1)0 .30º 30º (1º Q)
k 1 (1).180º (1)1.30º 180º 30º 150º (2º Q)
k
2 (2).180º (1) 2 .30º 360º 30º 390º 30º (1º Q)
Observa-se que, para valores ÍMPARES de k, a
extremidade do arco pertence ao 2º quadrante e,
para valores PARES, ao 1º quadrante. Logo, a
resposta é 1º e 2º quadrantes.
46. Seno e Cosseno na Circunferência
Trigonométrica
Dado um arco trigonométrico AM de medida α,
chama-se de cosseno de α a abscissa do ponto M e
seno de α a ordenada do ponto M.
Many Notes
• M
•
sen α
α A
• •cos α •
•
47. sen
• M
•
sen α
α A
• •cos α • cos
Many Notes
•
Sendo M o ponto de coordenadas (cos α, sen α),
consideraremos o eixo horizontal como Eixo dos
Cossenos e o eixo vertical como Eixo dos Senos.
48. 90° ou π/2 sen
rad (0,1)
•
•
0° ou 0 rad
Many Notes
(–1 , 0 ) ( 1 , 0 ) cos
• • •
180° ou π rad 360° ou 2π
rad
•
( 0 , –1 )
270° ou 3π/2
rad
56. sen
150° ou 5π/6 • • 30° ou π/6
Many Notes
cos
•
210° ou 7π/6 • • 330° ou 11π/6
57. 0 π/2 π 3π/2 2π
sen
cos
Many Notes
1º Q 2º Q 3º Q 4º Q
π/6 π – π/6 π + π/6 2π – π/6
= 5π/6 = 7π/6 = 11π/6
sen
cos
58. Agora vamos fazer o mesmo para
todos os arcos associados a π/4 e π /6
Many Notes
1º Q 2º Q 3º Q 4º Q
π/4 π – π/4 π + π/4 2π – π/4
= 3π/4 = 5π/4 = 7π/4
sen
cos
59. sen
180° – 45° = 135°ou
π – π/4 = (3π /4)
rad • • 45° ou (π/4) rad
Many Notes
180° ou π rad 0° ou 0 rad cos
•
360° ou 2π
rad
• •
180° + 45° = 225°ou 360° – 45° = 315°ou
π + π/4 = (5π /4) 2π – π/4 = (7π /4) rad
rad
63. sen
180° – 60° = 120°ou
π – π/3 = (2π /3)
rad • • 60° ou (π/3) rad
Many Notes
180° ou π rad 0° ou 0 rad cos
•
360° ou 2π
rad
• •
180° + 60° = 240°ou 360° – 60° = 300°ou
π + π/3 = (4π /3) 2π – π/3 = (5π /3) rad
rad
65. sen
120° 60°
• •
Many Notes
cos
•
• •
240° 300°
66. 1º Q 2º Q 3º Q 4º Q
π/3 π – π/3 π + π/3 2π – π/3
= 2π/3 = 4π/3 = 5π/3
Many Notes
sen
cos
67. Tangente na Circunferência
Trigonométrica
Seja t a reta perpendicular ao eixo das abscissas
pelo ponto A. t
• T
B
•
Many Notes
M
•
A’ α A
• 0• •
•
B’
O prolongamento do raio 0M intercepta a reta t no
ponto T.
68. t
•T
B
• M
• tg α
A’ α A
• 0• •
Many Notes
•B’
Chamaremos a reta t de eixo das tangentes, assim:
Dado um arco trigonométrico AM, M ≠ B e M ≠ B’,
de medida α, chama-se tangente de α (tg α) a
ordenada do ponto T obtido pela intersecção do
prolongamento do raio 0M com o eixo das tangentes.
69. t
•T
B
• M
• tg α
A’ α A
• 0• •
Many Notes
•B’
OBS: O ponto M não pode coincidir com B, nem com
B’, pois os prolongamentos dos raios 0B e 0B’, não
interceptam o eixo das tangentes.
Por isso dizemos que não existe tangente de um arco
com extremidade em B ou B’.
70. Tabela das principais razões
trigonométricas
30º ou 45º ou 60º ou
(π/6) rad (π/4) rad (π/3) rad
Many Notes
1 2 3
sen
2 2 2
3 2 1
cos
2 2 2
3 1
tg 3
3
74. Variação do sinal da tangente
Sabemos que no triângulo retângulo ABC, temos:
b c b
sen cos tg
C
a a c
Many Notes
Vamos calcular o seguinte a
quociente: b
b
sen a b a b tg
α
cos c a c c
a A c B
75. sen
⊕ ⊕ ⊖ ⊕
cos
⊖ ⊖ ⊖ ⊕
Many Notes
tg
Lembre-se que
⊕/⊕ = ⊕, ⊖/⊖ = ⊕,
⊕/⊖ = ⊖/⊕ = ⊖ ⊖ ⊕
⊕ ⊖
76. 1º Q 2º Q 3º Q 4º Q
π/6 π – π/6 π + π/6 2π – π/6
= 5π/6 = 7π/6 = 11π/6
sen
Many Notes
cos
tg
78. 1º Q 2º Q 3º Q 4º Q
π/3 π – π/3 π + π/3 2π – π/3
= 2π/3 = 4π/3 = 5π/3
sen
Many Notes
cos
tg
79. Agora, muita atenção!
0 π/2 π 3π/2 2π
sen
Many Notes
cos
tg 0 ∞ 0 ∞ 0
A divisão por zero não é definida em
Matemática, mas podemos considerar aqui que
os prolongamentos dos raios nos arcos π/2 e 3π/2
resultariam em paralelas ao eixo das tangentes e,
como sabemos, define-se que retas paralelas se
“encontram” no infinito.
80. Exemplos: sen tg
T
•
Many Notes
30° ou π/6 cos
• 330° ou
11π/6
•
T’
81. sen tg
T
•
1
Many Notes
45° ou π/4 cos
•
135° ou 5π/4
•
82. tg T
sen
• •
Many Notes
120° ou 2π/3 60° ou π/3
• cos
84. 13. Determine os valores de:
a) y 3 cos 540º 2sen90º tg180º
b) y 4sen900º 2 cos 630º cos 720º
Many Notes
Solução: Encontram-se os arcos côngruos,
reduzindo ao 1° quadrante para determinações
dos valores das funções e atribuindo seus
respectivos sinais de acordo com os quadrantes.
85. cos 540º cos 180º 1
a) sen 90º 1 y 3(1) 2(1) 0 3 2 5
tg 180º 0
sen 900º sen180º 0
Many Notes
b) cos 630º cos 270º 0 y 4 ( 0) 2( 0 ) 1 0 0 1 1
cos 720º cos 360º cos 0º 1
86. 14. Determine os valores máximos e mínimos das
expressões:
4 cos x 1
a) y
3
b) y 2 5senx
Many Notes
5
c) y 3sen 2 x 2
Solução: As funções seno e cosseno variam no
intervalo [ – 1 , 1] onde (–1) é mínimo e (1) é
máximo.
No caso das funções estarem ao quadrado, o valor
mínimo passa a ser (0), pois nenhum número ao
quadrado pode ser negativo.
87. ATENÇÃO!
Many Notes
4(1) 1 5
máximo : y
4 cos x 1
3 3
a) y
3 mínimo : y 4(1) 1 3 1
3 3
88. 2 5(1) _ 7
2 5senx máximo : y
5
5
b y
) 5 mínimo : y 2 5(1) _ 3
5 5
Many Notes
máximo : y 3(0) 2 2
c) y 3sen x 2
2
mínimo : y 3(1) 2 1
89. 15. Que valores de m satisfarão a ambas as
condições:
Solução: Aplicando a relação fundamental
Many Notes
relacionando senos e cossenos, temos:
ou
90. 3
senx
16. Sendo x um arco do 2° quadrante e ,
5
determine:
a) cos x
Many Notes
b) tg x
Solução: No 2° quadrante o cosseno é negativo
e a tangente também é negativa. Aplicando as
relações fundamentais, temos: