1) O documento apresenta os conceitos básicos de trigonometria de triângulos retângulos, incluindo as relações entre os ângulos e os lados desses triângulos.
2) São definidas as funções seno, cosseno e tangente para ângulos agudos de um triângulo retângulo em termos dos lados do triângulo.
3) Vários exemplos ilustram como aplicar essas relações trigonométricas para resolver problemas geométricos e de engenharia.
1. A UA U L A
L A
40
40
A trigonometria
do triângulo retângulo
Introdução H
oje vamos voltar a estudar os triângulos
retângulos. Você já sabe que triângulo retângulo é qualquer triângulo que
possua um ângulo reto e que, para este tipo de triângulo, h á v á r i a s
propriedades importantes.
a
nus
hip
ote cateto cat
cateto
ote
eto
eto
nu
sa
hip
cat
cateto cateto hipotenusa
l Dois de seus lados são perpendiculares entre si e são, portanto, alturas do
triângulo, o que facilita o cálculo de sua área:
cateto . cateto
A=
2
l Teorema de Pitágoras:
(hipotenusa)² = (cateto)² + (cateto)²²
l Como a soma dos ângulos de qualquer triângulo é 180º, num triângulo
retângulo um dos ângulos é reto (90º) e os outros dois são sempre agudos
e complementares (soma = 90º).
Nesta aula, vamos descobrir como podemos estabelecer relações entre
os ângulos de um triângulo retângulo (ângulos agudos) e seus lados.
“Será que existem tais relações?” É essa nossa primeira preocupação.
A seguir, caso existam, serão respondidas perguntas naturais como: “Valem
sempre?”; “Como enunciá-las?” etc.
2. Construindo triângulos retângulos semelhantes Nossa aula
A U L A
Dado um ângulo agudo qualquer, é possível desenhar um triângulo retân-
gulo? 40
x
Sim, podemos desenhar, na verdade, uma infinidade de triângulos retângulos.
x
Vamos anotar algumas observações sobre esses triângulos retângulos:
l Para todos eles, um dos ângulos mede x.
l O outro ângulo agudo mede 90º - x, pois é o complemento de x.
l O terceiro ângulo, como não poderia deixar de ser, é reto.
l Então todos eles possuem os mesmos ângulos.
l Lembrando a aula anterior, podemos concluir que: todos estes triângu-
los retângulos são semelhantes
l Se são semelhantes, então seus lados são proporcionais.
Podemos então afirmar que, fixado um ângulo agudo, todos os triângulos
retângulos, construídos com esse ângulo serão semelhantes e, portanto, terão
lados proporcionais. Observe que acabamos de descobrir que há uma relação
entre ângulos agudos e lados de um triângulo retângulo.
Precisamos agora verificar como podemos enunciar essa relação mais
claramente, usando linguagem matemática.
Observe a figura a seguir:
Q
Figura 1 C
x
A B P
Os triângulos ABC e APQ são semelhantes. Como seus lados são propor-
cionais, podemos escrever:
AB AP BC PQ BC PQ
= ou = ou =
AC AQ AC AQ AB AP
3. A U L A
E se aumentarmos o ângulo x (ou 0 diminuirmos)? Essas proporções se
40
F
alteram. Teríamos agora:
Figura 2 E Q
C
x
A B P
AB AP BE PF BE PF
= ou = ou =
AE AF AE AF AB AP
Essas proporções - que se alteram conforme o ângulo varia - confirmam
nossa suspeita de que há uma relação entre lados e ângulos agudos de um
triângulo retângulo. Tais relações recebem nomes especiais como veremos
ainda nesta aula.
Relacionando lados e ângulos
Você já sabe que, em todo triângulo retângulo, os lados são chamados
hipotenusa (o maior lado) e catetos (lados perpendiculares). Precisamos, em
função do ângulo, diferenciar a nomenclatura dos catetos. Veja a figura abaixo.
O cateto que fica “em
a
frente” ao ângulo agudo que te nus
estamos utilizando chama- hipo cateto oposto
se cateto oposto, e o cateto
que está sobre um dos la- x
dos desse ângulo chama-se cateto adjacente
cateto adjacente.
Observe que, se o ângu-
a y
lo do problema for o outro te nus
ângulo agudo do triângulo, h ipo cateto adjacente
a nomenclatura oposto e
adjacente troca de posição
(veja a figura ao lado), pois cateto oposto
depende do ângulo utiliza-
do.
4. Vamos então reescrever as proporções obtidas na Figura 1 usando essa A U L A
nomenclatura. Em relação ao ângulo x, temos:
BC
=
PQ
=
cateto oposto 40
Q AC AQ hipotenusa
cateto oposto
en usa C
pot
hi a AB AP cateto adjacente
us = =
oposto
AC AQ hipotenusa
cateto
n
ote
hip
x
A cateto adjacente P
B BC PQ cateto oposto
cateto adjacente = =
AB AP cateto adjacente
Relações trigonométricas
As relações que acabamos de generalizar são chamadas r e l a ç õ e s
trigonométricas e recebem nomes especiais.
A primeira é chamada seno do ângulo x e escreve-se:
cateto oposto
sen x =
hipotenusa
A segunda é chamada co-seno do ângulo x e escreve-se:
cateto adjacente
cos x =
hipotenusa
A última denomina-se tangente do ângulo x e escreve-se:
cateto oposto
tg x =
cateto adjacente
EXEMPLO 1
Você já conhece o triângulo pitagórico. Vamos obter as relações
trigonométricas para um de seus ângulos agudos.
3
sen x = = 0, 6
5
5
3 4
cos x = = 0, 8
5
x 3
tg x = = 0,75
4 4
5. A U L A Observe agora que, para qualquer outro triângulo semelhante a este,
obtemos o mesmo resultado.
40 1, 5 3 4, 5 6
sen x = = = = =... = 0, 6
2, 5 5 7, 5 10
2 4 6 8
cos x = = = = =... = 0, 8
2, 5 5 7, 5 10
10
1, 5 3 4, 5 6
tg x = = = = =... = 0,75
2 4 6 8 7,
5 6
4,5
5
2. 1,5
x
2
6
8
EXEMPLO 2
Na aula anterior, você viu um exemplo da utilização de ângulos para o
cálculo da inclinação do telhado. No caso da utilização de telhas francesas,
ficamos sabendo que o telhado poderá ter um caimento de 45%, o que
equivale a um ângulo de 25º. Reveja a figura:
0,45 m
x
1m
Observe que 45% = 0,45 é a tangente do ângulo x, que já sabemos ser igual
a 25º. Em linguagem matemática, podemos escrever:
cateto oposto 0, 45
tg x = ou tg 25º = = 0, 45
cateto adjacente 1
Na realidade, esse é um cálculo aproximado, feito com base na experiência
do carpinteiro e conferido por nós com instrumentos de desenho. Mais
precisamente teríamos:
tg 25º = 0,46631
Esse resultado pode ser obtido consultando-se uma tabela trigonométrica
como a que reproduzimos no final desta aula.
6. EXEMPLO 3 A U L A
Um torneiro mecânico precisa moldar uma peça e recebe o projeto a seguir.
Todas as medidas necessárias à fabricação constam na figura. No entanto, 40
como saber exatamente onde ele deve começar a fazer a inclinação para
obter um ângulo de 25º, como mostra o projeto?
50 30 10
25
20 100 14
Esse é um exemplo de aplicação da trigonometria dos triângulos retângu-
los na indústria.
Para resolver o problema, o que precisamos é determinar o cateto x do
triângulo retângulo a seguir:
P x B
25
A
Com os dados do projeto, podemos calcular AP:
Q
AQ = 50 e BR = 10
R
P B 50 - 10
25 Assim, AP = = 20
2
A
Sendo o ângulo B de 25º no triângulo ABP, podemos escrever:
cateto oposto AP 20
tg 25º = = =
cateto adjacente BP x
No Exemplo 2, vimos que tg 25º = 0,46631. Usando apenas 3 casas
decimais, temos:
20 20
0, 466 = ou x = @ 43
@
x 0, 466
Dessa maneira, o torneiro descobre que o comprimento 100 da figura está
dividido em duas partes, uma valendo 43 e a outra 67. Em 67 unidades de
comprimento não há inclinação, e nas outras 43 ele deve inclinar a peça de
tal maneira que seu final fique com 14 unidades de comprimento.
7. A U L A Usando a tabela trigonométrica
40 Como vimos, para calcular o seno, o co-seno e a tangente de um ângulo
agudo, basta desenhar um triângulo retângulo que possua esse ângulo, medir
com bastante precisão os seus lados e calcular as razões:
cat.op. cat.adj. cat.op.
sen x = cos x = tg x =
hip. hip. cat.adj.
Vejamos como calcularíamos essas razões para um ângulo de 32º.
Vamos utilizar um papel milimetrado (papel quadriculado onde os lados
de cada quadradinho medem 1 milímetro = 1 mm) para tentar ser
bastante precisos.
Q
cm
5,9 3,1 cm
32
O 5 cm P
Observe que construímos um ângulo de 32º e o triângulo OPQ. Medindo
seus lados temos:
OP = 50 mm, PQ = 31 mm, OQ = 59 mm
31
sen 32º @
@ = 0, 52
59
cos 32º @@ 50 = 0, 84
59
@
31
tg 32º @ = 0, 62
50
No entanto, esses valores, obtidos por processos gráficos, por melhor que
seja nosso desenho, apresentam sempre imprecisões. Além disso, seria muito
trabalhoso obter os valores de senos, co-senos e tangentes de ângulos grafica-
mente, cada vez que precisássemos desses valores.
Existem processos para calcular senos, co-senos e tangentes com muitas
casas decimais exatas. Hoje em dia, muitas calculadoras já trazem teclas com
Minutos (') e essas funções. Para usá-las, basta digitar a medida do ângulo e depois a tecla
segundos ('') são correspondente à função desejada.
dubdivisões do Outro recurso muito utilizado é consultar uma tabela trigonométrica,
grau, dando mais como a que consta no final desta aula.
precisão às Nessa tabela, podemos encontrar os valores de seno, co-seno e tangente com
medidas dos uma aproximação de 5 casas decimais para todos os ângulos com medidas
ângulos.. inteiras entre 1º e 90º, de 10 em 10 minutos.
8. Consulte a tabela e confirme que: A U L A
sen 41º = 0,65606 cos 41º = 0,75471 tg 41º = 0,86929
40
sen 80º = 0,98481 cos 80º = 0,17365 tg 80º = 5,67128
EXEMPLO 4
Uma escada está apoiada em um muro de 2 m de altura, formando um
ângulo de 45º. Forma-se, portanto, um triângulo retângulo isósceles. Qual
é o comprimento da escada?
45
Representando a vista lateral geometricamente, podemos construir o triân-
gulo retângulo a seguir:
Usando o co-seno do ângulo de 45º
45 que a escada forma com o muro,
es
muro
ca
descobrimos o valor de x, que será
da
o comprimento da escada.
45
ch‹o
45 2
cos 45º =
2 x x
0,707 . x = 2 _ x @ 2,83
Exercício 1 Exercícios
Consulte a tabela trigonométrica e dê os valores de:
a) sen 52º, cos 52º, tg 52º
b) sen 38º, cos 38º, tg 38º
c) sen 20º e cos 70º
d) sen 70º e cos 20º
Exercício 2
Usando os triângulos retângulos a seguir, determine as razões
trigonométricas para o ângulo x.
cm
2
3 cm
cm
3
2
2 cm
2
x x
2 cm 3 cm
9. A U L A Exercício 3
No Exercício 2, o que podemos concluir sobre o ângulo x? Quanto mede
40 esse ângulo?
Exercício 4
Com auxílio da tabela e dos exercícios anteriores, responda:
a) A tangente de um ângulo agudo pode ser igual a 1?
Em caso afirmativo, para que ângulo isso acontece?
b) A tangente de um ângulo agudo pode ser maior do que 1?
Em caso afirmativo, para que ângulos isso acontece?
Exercício 5
Nos itens (c) e (d) do Exercício 1, você encontrou na tabela o seno e o co-
seno dos ângulos 20º e 70º, que são ângulos complementares (20º + 70º =
90º). Encontre na tabela os valores de seno e co-seno de outros ângulos
complementares como: 30º e 60º, 40º e 50º ... O que podemos concluir a
partir da observação desses valores?
Exercício 6
a) Com os valores que você anotou no Exercício 5, calcule, agora com o
auxílio da máquina de calcular, o valor das frações:
sen 20º sen 70º sen 52º sen 38º
cos 20º cos 70º cos 52º cos 38º
b) Comparando esses resultados com o valor da tangente desses ângulos,
o que podemos concluir?