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UNIDADE-5- ESFERA 1) ESFERA Consideremos um ponto O e um segmento de medida R, chama-se ESFERA de centro O e raio R ao conjunto dos pontos P do espaço cuja distância ao ponto O é menor ou igual a r. OBS: A esfera é também o sólido de revolução gerado pela rotação de um semicírculo em torno de um eixo que contém o diâmetro. 2) SUPERFÍCIE DA ESFÉRA Consideremos um ponto O e um segmento de medida R, chama-se SUPERFÍCIE DA ESFERA de centro O e raio R ao conjunto dos pontos P do espaço cuja distância ao ponto O é igual a r. OBS: A superfície esférica é também uma superfície de revolução gerada pela rotação de uma semicircunferência em torno de um eixo que contém o diâmetro. 3) SECÇÃO Toda secção plana de uma esfera é um círculo. OBS: Se o plano secante passa pelo centro da esfera, temos como secção um círculo máximo da esfera. OBS: Sendo r o raio da esfera, d a distância do plano secante ao centro da esfera e s o raio da secção, vale a relação. 4) ELEMENTOS A nomenclatura seguinte deve-se ao fato de a Terra ser considerada aproximadamente uma esfera, tomando-se e como o eixo de rotação. • PÓLOS (P1 E P2): são as interseções da superfície com o eixo. • EQUADOR: é a secção (circunferência) perpendicular ao eixo, pelo centro da superfície. • PARALELO: é uma secção (circunferência) perpendicular ao eixo. É “paralela” ao Equador. • MERIDIANO: é uma secção (circunferência) cujo plano passa pelo eixo. 2 2 2r d s= + 5) DISTÂNCIA POLAR Distância polar é a distância de um ponto qualquer de um paralelo ao polo. Um ponto A da superfície de uma esfera tem duas distâncias polares P1A e P2A. Aplicando as relações métricas no triângulo retângulo, temos: Sendo: • r o raio da esfera • d a distância do plano de uma seção ao centro • 1 2p e p as distâncias polares de um ponto A 2 2 1 22 ( ) 2 ( )p r r d e p r r d= − = + 6) ÁREAS (PARTES DA SUPERFÍCIE ESFÉRICA) 6.1) SUPERFÍCIE ESFÉRICA 24SRA R= 6.2) FUSO ESFÉRICO 2 90 f R A = 6.3) ZONA ESFÉRICA 6.4) CALOTA ESFÉRICA 2CALA Rh= 2ZONAA Rh= 7) ESFERA (PARTES DA ESFERA) 7.1) ESFERA 34 3 V R= 7.2) CUNHA ESFÉRICA 3 270 C R V = OBS: Observe que a superfície de uma cunha esférica contida em uma esfera de raio r é a reunião de um fuso esférico com dois semicírculos de raio r. Assim, a área total da cunha esférica é igual à soma da área do fuso esférico com a área de um círculo de raio r. CUNHA FUSO CÍRCULO A A A= + 7.3) SETOR ESFÉRICO 22 3 SEV R h= 7.4) SEGMENTO ESFÉRICO DE UMA BASE 2 2(3 ) 6 h V r h = + 7.5) SEGMENTO ESFÉRICO DE DUAS BASES ( )2 2 2 1 23 6 h V r r h = + + 8) INSCRIÇÃO E CIRCUNSCRIÇÃO DE SÓLIDOS 8.1) ESFERA INSCRITA EM UM CUBO 2 a r = 8.2) CUBO INSCRITA EM UMA ESFERA 2 2 2 3 (2 ) ( 2) 2 a R a a R= + = 8.3) CILINDRO CIRCULAR RETO INSCRITO NUMA ESFERA 2 2 2 2 2 2 (2 ) (2 r) 4 4 R h R h r = + = + 8.4) ESFERA INSCRITA NUM CILINDRO CIRCULAR RETO 2h R e R r R Raio da esfera r Raio do cilindro h Altura do cilindro = = → → → 8.5) CILINDRO CIRCULAR RETO INSCRITO NUM CUBO 2 a R e h a= = R Raio da esfera r Raio do cilindro h Altura do cilindro → → → 8.6) CUBO INSCRITO NUM CILINDRO CIRCULAR RETO 2R a e h a= = 8.7) ESFERA INSCRITA NUM CONE Os triângulos ABC e AOD são semelhantes, então: 2 2 2 1) 2) r h r g R R g h g h R − − = = = + 8.8) CONE INSCRITO NUMA ESFERA 2 .(2 )r h R h= − R Raio da base do cone r Raio da esfera h Altura do cone g geratriz do cone → → → → 2 2 2( )R r h R= + − R Raio da esfera r Raio da base do cone h Altura do cone g Geratriz do cone → → → → LISTA DE EXERCÍCIOS-5 1. O recipiente da figura é feito de madeira com densidade 0,7 g/cm3 e tem a forma de uma semiesfera com raio externo de 20 cm e raio interno de 17 cm. Calcule a massa, em quilogramas, desse recipiente. 2. Um sorveteiro vende sorvetes em casquinhas de biscoito que têm a forma de cone de 3 cm de diâmetro e 6 cm de profundidade. As casquinhas são totalmente preenchidas de sorvete e, ainda, nelas é superposta uma meia bola de sorvete de mesmo diâmetro do cone. Os recipientes onde é armazenado o sorvete têm a forma cilíndrica de 18 cm de diâmetro e 5 cm de profundidade. Determine o número de casquinhas que podem ser servidas com o sorvete armazenado em um recipiente cheio. 3. Uma loja vende bolinhas de gude em embalagens cilíndricas, cada qual contendo 6 unidades, conforme mostra a figura ao lado. Se cada bolinha tem 1,8 cm de diâmetro, determine o volume do ar existente entre a embalagem e as bolinhas. 4. Um plano, distante 18 cm do centro de uma esfera, determina nela um círculo cuja área é igual a 576 cm2. Determine a área da superfície e o volume da esfera. 5. Uma esfera foi fundida e transformada em um cilindro reto. Considerando que as medidas de raio da esfera e do raio da base do cilindro são ambas iguais a 6 dm, determine a área total da superfície do cilindro. 6. Um copinho de sorvete, em forma de cone, tem 10 cm de profundidade, 4 cm de diâmetro na base circular e tem aí colocada duas conchas de sorvete semiesféricas de mesmo diâmetro d. Se o sorvete derreter para dentro do copinho, qual é a medida do diâmetro d dessas conchas semiesféricas, para que o volume do copinho seja igual ao volume das duas conchas semiesféricas? a) 10 cm b) 2 3 cm c) 3 cm d) 3 10 cm e) 2 3 10 cm 7. Em um casamento, os donos da festa serviam champanhe aos seus convidados em taças com formato de um hemisfério (Figura-1), porém um acidente na cozinha culminou na quebra de grande parte desses recipientes. Para substituir as taças quebradas, utilizou-se um outro tipo com formato de cone (Figura 2). No entanto, os noivos solicitaram que o volume de champanhe nos dois tipos de taça fosse igual. Sabendo que a taça em formato de hemisfério é servida completamente cheia, a altura do volume de champanhe que deve ser colocado na outra taça, em centímetros, é de: a) 1,33 b) 6,00 c) 12,00 d) 56,22 e) 113,04 8. No interior de um tubo, em forma de cilindro circular reto, de altura h = 20 cm e raio da base r = 2 cm , coloca-se o maior número possível de esferas, conforme figura ao lado. O volume interior do cilindro e exterior às esferas, em cm3, é: a) 3 80 d) 3 160 b) 3 102 e) 80 c) 40 9. Um pino de aço maciço tem a forma de um cilindro circular reto acoplado a uma semiesfera, cujo diâmetro mede 3 cm, conforme mostra a figura. Se a parte cilíndrica tem 6 cm de altura, o volume desse pino, em centímetros cúbicos, é: a) 72 d) 16 b) 2 63 e) 7 c) 4 63 10. Um cálice com a forma de cone contém V cm3 de uma bebida. Uma cereja de forma esférica, com diâmetro de 2 cm, é colocada dentro do cálice. Supondo-se que a cereja repousa apoiada nas paredes laterais do cálice e o líquido recobre exatamente a cerejaa uma altura de 4 cm a partir do vértice do cone, determinar o valor de V. 11. A região R da figura está limitada por três semicírculos. Sabendo que R efetua uma volta completa em torno do eixo do x, calcule o volume do sólido gerado. TRIGONOMETRIA TÓPICO-1-RAZÕES TRIGONOMÉTRICAS NO TRIÂNGULO RETÂNGULO E RELAÇÕES TRIGONOMÉTRICAS FUNDAMENTAIS Considere o triângulo retângulo da figura: Temos que: Seno de um ângulo é a razão entre a medida do cateto oposto a esse ângulo e a medida da hipotenusa. ˆˆ b c SenB e SenC a a = = Cosseno de um ângulo é a razão entre a medida do cateto adjacente a esse ângulo e a medida da hipotenusa. ˆˆCos Cos c b B e C a a = = Tangente de um ângulo é a razão entre a medida do cateto oposto ao ângulo e a medida do cateto adjacente ao ângulo. ˆˆ b c tgB e tgC c b = = Cotangente de um ângulo é a razão entre a medida do cateto adjacente ao ângulo e a medida do cateto oposto ao ângulo ˆˆ c b cotgB e cotgC b c = = Secante de um ângulo é a razão entre a medida do cateto adjacente ao ângulo e a medida da hipotenusa. ˆˆec ec a a s B e s C c b = = Cossecante de um ângulo é a razão entre a medida do cateto oposto ao ângulo e a medida da hipotenusa. ˆˆos c os ec a a c se B e c s C b c = = Exemplo: Dado o triângulo abaixo calcule: ˆˆ) ) ˆˆ) os ) os ˆˆ) ) ˆˆ) ) ˆˆ) ec ) c ˆˆ) ossec ) ossec a senB b senC c c B d c C e tgB f tgC g cotgB h cotgC i s B j se C k c B l c C = = = = = = = = = = = = OBS: Co-funções de ângulos complementares (soma igual a 90°) são iguais, isto é : Se 90 + = , então: cos cos cot cot sec cossec sec cossec sen sen tg g tg g = = = = = = Exemplos: 60 cos30 20 cos70 40 cot 50 10 cot 80 sec1 cossec89 sec23 cossec67 sen sen tg g tg g = = = = = = VALORES NOTÁVEIS Demonstrações: Relações Fundamentais e Auxiliares Para um ângulo x qualquer temos que: 2 2 2 2 2 2 1) cos 1 1 2) cos cot cos 1 3)cot 1 4)sec cos 1 5)cossec 6)sec 1 7)cossec 1 cot Sen x x senx tgx x x x gx senx tgx x x x senx x tg x x g x + = = = = = = = = + = + EXERCÍCIOS 1. Duas rodovias A e B encontram-se em O, formando um ângulo de 30°. Na rodovia A existe um posto de gasolina que dista 5 km de O. O posto dista da rodovia B. a) 5 km b) 10 km c) 2,5 km d) 15 km e) 1,25 km 2. A partir de um ponto observa-se o topo de um prédio sob um ângulo de 30°. Caminhando 23m em direção ao prédio, atingimos outro ponto de onde se vê o topo do prédio segundo um ângulo de 60°. Desprezando a altura do observador, a altura do prédio em metros é: a) entre 10 e 12 d) entre 18 e 19 b) entre 12 e 15 e) maior que 19 c) entre 15 e 18 3) Um observador vê um prédio, construído em terreno plano, sob um ângulo de 60°. Afastando-se do edifício mais 30 m, passa a ver o edifício sob um ângulo de 45°. Qual é a altura do prédio? 4) Dois edifícios, X e Y, estão um em frente ao outro, num terreno plano. Um observador, no pé do edifício X (ponto P), mede um ângulo em relação ao topo do edifício Y (ponto Q). Depois disso, no topo do edifício X, num ponto R, de forma que RPTS formem um retângulo e QT seja perpendicular a PT, esse observador mede um ângulo em relação ao ponto Q no edifício Y. Sabendo que a altura do edifício X é 10 m e que 3 4tg tg = , a altura h do edifício Y, em metros , é 40 50 ) ) 3 4 )30 )40 )50 a b c d e 5) Um topógrafo foi chamado para obter a altura de um edifício. Para fazer isso ele colocou um teodolito (instrumento óptico para medir ângulos) a 200m do edifício e mediu um ângulo de 30°, como indicado na figura a seguir . Sabendo que a luneta do teodolito está a 1,5 m do solo, pode-se concluir que, entre os valores a seguir, o que melhor se aproxima da altura do edifício, em metros, é: a) 112 b) 115 c) 117 d) 20 e) 124 OBS: Use os valores sen30°=0,5 Cos30°=0,866 Tg30°=0,577 6) Se x, y são números reais tais que: y = xsenxcos xsecxcos2xcos 2 3 +− , então: a. y = sec2x b. y = cossec2x c. y = tg2x d. y = sen2x e. y = cos2x 7) Se tgx = a então, podemos afirmar que xcosxsenxsen1 xcosxcosxsen2 22 −+− − é igual a: a. a b. 2a c. 1 a d. 3 a2 e. 4a TÓPICOS-II-CONCEITOS FUNDAMENTAIS MEDIDAS DE ARCOS E ÂNGULOS ARCOS DE CIRCUNFERÊNCIA Seja uma circunferência, na qual são tomados dois pontos A e B. A circunferência ficará dividida em duas partes chamadas arcos. Os pontos A e B são as extremidades desses arcos. Quando A e B coincidem, um desses arcos é chamado nulo e o outro, arco de uma volta; diremos que o arco nulo tem por medida 0° e o arco de uma volta tem por medida 360°. Assim o arco de 1 grau (1°) é o arco igual 360 1 do arco de uma volta. Como submúltiplos do grau, temos; • minuto (1’) = 60 1 do grau. • segundo (1”) = 60 1 do minuto = 3600 1 do grau. Então: 1° = 60’ = 3600” 1’ = 60” Medida de Arcos em Radianos A medida de um arco, em radianos, é a razão entre o comprimento do arco e o raio da circunferência sobre a qual este arco está determinado, assim: ( )comp AB r = OBSERVAÇÕES: 1) O arco AB mede 1 radiano (1 rad), se o seu comprimento é igual ao raio da circunferência. 2) A medida de um arco, em radianos, é um número real “puro” e portanto, é costume omitir o símbolo rad. Ex.: se escrevermos que um arco mede 3, fica subentendido que sua medida é de 3 radianos. 3) O arco de uma volta, cuja medida em graus é 360°, tem comprimento igual a 2 r Logo, sua medida em radianos será: ( ) 2 2 6,28 comp AB r rad r r = = = Medida de Ângulos e Arcos Grau(°) Grado (gr) Radiano (rad) 90 100 2 180 200 270 300 2 3 360 400 2 • Sistema sexagesimal: graus. • Sistema centesimal: grados. • Sistema circular: radianos. As conversões entre os sistemas são feitas por meio de uma regra de três, utilizando-se os pares: 180 200 180 200rad ou rad gr ou gr Exemplos: Transforme em radianos os arcos: a) 200° b) 160° 2) Transforme em graus os arcos: 7 5 ) ) 4 6 a rad b rad Medida de Ângulos Seja rÔs um ângulo de vértices O e lados nas semi-retas Or e Os , tomemos uma circunferência de centro no ponto O e raio qualquer. Os pontos da circunferência e que pertencem à região angular formam um arco AB. Adota-se como medida do ângulo AÔB, a própria medida (em graus ou radianos) do arco AB. Assim sendo, a medida (em graus ou radianos) de um arco AB é igual à medida do ângulo central AÔB correspondente ao arco. COMPRIMENTO DE UM ARCO Da circunferênciada figura, obtemos a relação: Comprimento da circunferência: 2C R= Comprimento de um arco: em graus 180 R l = em radiano l R= Ciclo Trigonométrico Chamamos de ciclo trigonométrico a uma circunferência de raio unitário na qual fixamos um ponto (A) como origem dos arcos e adotamos o sentido anti-horário como sendo o positivo e o sentido horário como sendo o negativo. OBS:O ponto A no ciclo trigonométrico é a origem de todos os arcos. Arco Trigonométrico Chamamos de arco trigonométrico AP ao conjunto dos “infinitos” arcos de origem A e extremidade P. Estes arcos são obtidos partindo-se da origem A e girando em qualquer sentido (positivo ou negativo) até a extremidade P, seja na primeira passagem ou após várias voltas completas no ciclo trigonométrico. ARCOS CONGRUENTES OU CÔNGRUOS Como os arcos, no ciclo trigonométrico, têm a mesma origem (A), dizemos que arcos côngruos são arcos no ciclo trigonométrico que possuem a mesma extremidade. Exemplos: São côngruos por exemplo os arcos: 30 30 360 390 30 2.360 750 30 3.360 1110 ...................................... 30 360 330 30 2.360 690 30 3.360 1050 ........................................ 30 .360 ,k k = = + = = + = = + = = − = − = − = − = − = − = + Conjunto das Determinações de um Arco (ou ângulo) Trigonométrico Chamamos determinação de um arco AP , à medida desse arco precedida de um sinal de ou – conforme o sentido de percurso de A para P seja anti-horário ou horário. Portanto a um arco trigonométrico AP associamos infinitas determinações, que são obtidas adicionando-se e subtraindo-se múltiplos inteiros de 2 (ou 360°) à 1ª determinação (positiva ou negativa) e que vão construir o conjunto das determinações do arco trigonométrico. Exemplos: 60 1ª det . 60 360 420 2ª det . 60 60 2.360 780 3ª det . .................................................................. 60 .360 , cos positiva positiva Se positiva k k Expressão geral dos ar côngr = → = + = → = = + = → = + → 60 .uos a 40 1ª det . 40 360 400 2ª det . 40 40 2.360 760 3ª det . .................................................................. 40 .360 , c negativa negativa Se negativa k k Expressão geral dos ar = − → = − − = − → = − = − − = − → = − + → os 40 .côngruos a − Exercícios 1) Determinar o menor ângulo formado pelos ponteiros de um relógio que está assinalando: a) 1h 26 min b) 2h 52 min c) 15h 37 min 2) Determinar a 1ª determinação positiva, a 1ª determinação negativa, a 5ª determinação positiva, a 6ª determinação negativa e a expressão geral dos arcos côngruos aos arcos abaixo: 55 87 )400 ) 1230 ) ) 7 13 a b c rad d rad − − 3) O comprimento da curva representada pela figura ao lado é: a) 53 cm b) 60 cm c) 120 cm d) 43 cm e) 96 cm 4) Em uma engrenagem, uma roda tem 90 cm de comprimento e dá 600 voltas, enquanto outra, menor, dá 1800 voltas. O raio da roda menor, em centímetros, é: 12 15 5 ) ) ) 2 3 ) ) 2 a b c d e 5) Um disco de raio 1 gira ao longo de uma reta coordenada na direção positiva, como representado na figura a seguir: Considerando-se que o ponto P está inicialmente na origem, a coordenada de P, após 10 voltas completas, estará entre a) 60 e 62 b) 62 e 64 c) 64 e 66 d) 66 e 68 e) 68 e 70 TÓPICO-3-FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS 3.1-FUNÇÃO SENO Conceituação Consideremos a função :f → abaixo que associa cada número real x ao senx. : ; ( )f f x senx→ = No ciclo trigonométrico, temos: ( ) 1sen AP OP= OBS: No ciclo trigonométrico o senx é o valor da ordenada do ponto P(cosx;senx) Valores Notáveis x Sen(x) 0° = 0 0 30 6 = 1 2 45 4 = 2 2 60 3 = 3 2 90 2 = 1 180 = 0 3 270 2 = –1 360 2 = 0 Quadro Resumo: y = senx Quadrantes Sinal Variação de x Variação de y = sen(x) Crescimento I + [0; /2] 0 → 1 crescente II + [/2; ] 1 → 0 decrescente III – [; 3/2] 0 → –1 decrescente IV – [3/2; 2] –1 → 0 crescente Gráfico da Função y = senx : : Im :Im 1;1 / 1 1 1 1 Domínio D Contradomínio CD agem y y senx = = = − = − − Paridade: A função seno é uma função ímpar, isto é: ( ) ( )Sen x Sen x− = − Exemplos: Sen(-30°)=- Sen(30°) Período: 2P = FUNÇÃO COSSENO Conceituação Consideremos a função :g → abaixo que associa cada número real x ao cos x. : ; ( ) cosf f x x→ = No ciclo trigonométrico, temos: ( ) 2Cos AP OP= OBS: No ciclo trigonométrico o Cosx é o valor da abscissa do ponto P(cosx; senx) Valores notáveis X Cos(x) 0° = 0 1 30 6 = 3 2 45 4 = 2 2 60 3 = 1 2 90 2 = 0 180 = –1 3 270 2 = 0 360 2 = 1 Quadro Resumo: y = cos x Quadrantes Sinal Variação de x Variação de y = cos(x) Crescimento I + [0; /2] 1 → 0 decrescente II – [/2; ] 0 → –1 decrescente III – [; 3/2] –1 → 0 crescente IV + [3/2; 2] 0 → 1 crescente Gráfico da Função y = cos x : Im :Im 1;1 / 1 1 1 Cos 1 : : 2 Domínio D agem y y x Contradomínio CD Período P = = − = − − = = Paridade: A função cosseno é uma função par, isto é: Cos( ) Cos( )x x− = Exemplo: cos (-50°) =cos (50°) FUNÇÃO TANGENTE Conceituação Consideremos o conjunto / , 2 D x x k k = + . Chama-se função tangente a função f: D → IR que associa cada x, x D, à tg x. : / , ; 2 ( ) f x x k k f x tgx + → = No ciclo trigonométrico, temos: ( )tg AP AT= ( ) cos senx tg x x = Valores notáveis x tg(x) 0° = 0 0 30 6 = 3 3 45 4 = 1 60 3 = 3 90 2 = 180 = 0 3 270 2 = 360 2 = 0 Quadro Resumo: y = tg x Quadrantes Sinal Variação de x Variação de y = tg x Crescimento I + [0; /2[ 0 → + crescente II – ]/2; ] – → 0 crescente III + [; 3/2[ 0 → + crescente IV – ]3/2; 2] → 0 crescente Gráfico da Função y = tg x Domínio / , 2 D x x k k = + Imagem Im = Contradomínio CD = Período: P = Paridade: A função tangente é uma função ímpar, isto é, ( ) ( )tg x tg x− = − Exemplo: tg(-40°)= - tg40° FUNÇÃO COTANGENTE Conceituação Consideremos / ,D x x k k= Chama-se função cotangente a função :f D → que associa cada x, x D, à cotg x. : / , ; ( ) f x x k k f x cotgx → = No ciclo trigonométrico, temos: ( )Cotg AP BD= ( ) cos x cotg x senx = Valores notáveis X Cotg(x) 0° = 0 30 6 = 3 45 4 = 1 60 3 = 3 3 90 2 = 0 180 = 3 270 2 =0 360 2 = Quadro Resumo: y = cotg x Quadrantes Sinal Variação de x Variação de y = cotg(x) Crescimento I + ]0; /2] + → 0 decrescente II – [/2; [ 0 → – decrescente III + ]; 3/2] + → 0 decrescente IV – [3/2; 2[ 0 → – decrescente Gráfico da Função y = cotg(x) : / , Im :Im : : Domínio D x x k k agem Contradomínio CD Período P = = = = Paridade: A função cotangente é uma função ímpar, isto é: Co ( ) Co ( )tg x tg x− = − Exemplo: cotg(-70°)=- cotg(70°) FUNÇÃO SECANTE Conceituação Seja / , 2 D x x k k = + . Chama-se função secante a função f: D → IR que associa a cada número x, x D, à sec(x). No ciclo trigonométrico, temos: ( )sec AP OS= ( ) 1 sec cos( ) x x = Valores notáveis x Sec(x) 0° = 0 1 30 6 = 2 3 3 45 4 = 2 60 3 = 2 90 2 = 180 = –1 3 270 2 = 360 2 = 1 Quadro Resumo: y = sec x Quadrantes Sinal Variação de x Variação de y = sec x Crescimento I + [0; /2[ 1 → + crescente II – ]/2; ] – → –1 crescente III – [; 3/2[ –1 → – decrescente IV + ]3/2; 2] + → 1 decrescente Gráfico da Função y = sec(x) : / , 2 Im :Im ] ; 1] [1; [ Im / 1 1 sec( ) 1 sec( ) 1 : : 2 Domínio D x x k k agem ou y y ou y x ou x Contradomínio CD Período P = + = − − + = − − = = Paridade: A função secante é par, pois: sec( ) sec( )x x− = Exemplo: sec(-20°) =sec(20°) FUNÇÃO COSSECANTE Seja / ,D x x k k= . Chama-se função cossecante a função :f D → que associa cada número x, x D, à cossec(x) No ciclo trigonométrico, temos: ( )cossec 1 cossec( ) ( ) AP OC e x sen x = = Valores notáveis x Cossec(x) 0° = 0 30 6 = 2 45 4 = 2 60 3 = 2 3 3 90 2 = 1 180 = 3 270 2 = -1 360 2 = Quadro Resumo: y = cossec(x) Quadrantes Sinal Variação de x Variação de y = cossec x Crescimento I + ]0; /2] + → 1 decrescente II + [/2; [ 1 → + crescente III – ]; 3/2] – → –1 crescente IV – [3/2; 2[ –1 → – decrescente Gráfico da Função y = cossec x : / , Im :Im ] ; 1] [1; [ Im / 1 1 cossec( ) 1 cossec( ) 1 : : 2 Domínio D x x k k agem ou y y ou y x ou x Contradomínio CD Período P = = − − + = − − = = Paridade: A função cossecante é ímpar, pois: cossec( ) cossec( )x x− = − Exemplo: cossec(-50°) = -cossec(50°) OBS: CÁLCULO DO DOMÍNIO, PERÍODO E IMAGEM DAS FUNÇÕES DO TIPO: 1) ( ) 2) cos( ) 3) ( ) 4) cot ( ) 5) sec( ) 6) cossec( ) y a bsen mx n y a b mx n y a btg mx n y a b g mx n y a b mx n y a b mx n = + + = + + = + + = + + = + + = + + DOMÍNIO: t ; / , os Sec 2 / , Cossec Sen g D D x x k k C Cotg D x x k k = = + = IMAGEM Im ; / cos Im cot sec Im ( ; ) [ ; ) / cossec sen a b a b y a b y a b tg g a b a b y y a b ou y a b = − + = − + = = − − + + = − + PERÍODO cos 2 sec cot cossec sen tg P e P gm m = = EXERCÍCIOS 1) Construa o gráfico das funções abaixo dando o domínio, o período e a imagem de cada uma delas. ) 2 (3 )a y sen x= ) 3cos( ) 2 x b y = 2) Se 6 3 4 ( ) 3 k sen x − − = ,determine o intervalo de variação de k. 3) Se x [; 3/2[ e 2 cos x = 3k – 1, então k varia no intervalo: 7) O gráfico ao lado representa a função: a. y = –2 cos x b. y = cos 2 x c. y = 2 sen x d. y = sen 2 x e. y = 2 sen 2x 8) A atração gravitacional que existe entre a Terra e a Lua provoca, entre outros fenômenos, o da chamada maré astronômica, que se caracteriza pelo periódico aumento e diminuição do nível do mar. Medindo e tabulando essas variações, os estudiosos do assunto podem descrever matematicamente o comportamento do nível do mar em determinado local por meio de uma função. A fórmula a seguir corresponde a medições feitas na cidade de Boston, no dia 10 de fevereiro de 1990. h(t) 1,5 1,4 cos t 6 π = + Nessa função, h(t) (em metros) corresponde à altura do nível do mar, e t, ao tempo transcorrido desde a meia-noite (em horas). Com base nessas informações, quantas horas se passaram desde o início da medição até que o nível do mar tenha atingido 2,2 metros pela primeira vez? a) 2 horas c) 4 horas e) 6 horas b) 3 horas d) 5 horas 9) Em uma área de proteção ambiental existe uma população de coelhos. Com o aumento natural da quantidade de coelhos, há muita oferta de alimento para os predadores. Os predadores com a oferta de alimento também aumentam seu número e abatem mais coelhos. O número de coelhos volta então a cair. Forma-se assim um ciclo de oscilação do número de coelhos nesta reserva. Considerando-se que a população p(t) de coelhos fica bem modelada por 2 t p(t) 1.000 250 sen , 360 π = − sendo t 0 a quantidade de dias decorridos, e o argumento da função seno é medido em radianos, pode-se afirmar que a) a população de coelhos é sempre menor ou igual a 1.000 indivíduos. b) em quatro anos a população de coelhos estará extinta. c) a população de coelhos dobrará em 3 anos. d) a quantidade de coelhos só volta a ser de 1.000 indivíduos depois de 360 dias. e) a população de coelhos atinge seu máximo em 1.250 indivíduos. 10) Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), produtos sazonais são aqueles que apresentam ciclos bem definidos de produção, consumo e preço. Resumidamente, existem épocas do ano em que a sua disponibilidade nos mercados varejistas ora é escassa, com preços elevados, ora é abundante, com preços mais baixos, o que ocorre no mês de produção máxima da safra. A partir de uma série histórica, observou-se que o preço P, em reais, do quilograma de um certo produto sazonal pode ser descrito pela função x P(x) 8 5cos , 6 π π− = + onde x representa o mês do ano, sendo x 1= associado ao mês de janeiro, x 2= ao mês de fevereiro, e assim sucessivamente, até x 12= associado ao mês de dezembro. Na safra, o mês de produção máxima desse produto é a) janeiro. b) abril. c) junho. d) julho. e) outubro. TÓPICO-4-Redução ao primeiro quadrante, Equações e inequações trigonométricas ARCOS DE MEDIDAS , – , + e 2 – Dado um arco de medida , com extremidade no 1° quadrante, temos: 1) ( ) 2)cos( ) cos 3) ( ) 4)cot ( ) cot 5)sec( ) sec 6)cossec( ) cossec sen sen tg tg g g − = − = − − = − − = − − = − − = 1) ( ) 2)cos( ) cos 3) ( ) 4)cot ( ) cot 5)sec( ) sec 6)cossec( ) cossec sen sen tg tg g g + = − + = − + = + = + = − + = − 1) (2 ) 2)cos(2 ) cos 3) (2 ) 4)cot (2 ) cot 5)sec(2 ) sec 6)cossec(2 ) cossec sen sen tg tgg g − = − − = − = − − = − − = − = − OBS:Se for uma medida em graus, então essas relações devem ser expressas como: sen (180° – ) = sen ; cos (180° – ) = – cos ; sen (180° + ) = – sen ; cos (180° + ) = – cos ; sen (360° – ) = – sen ; cos (360° – ) = cos . OBS: Mesmo que a extremidade do arco de medida não seja ponto do 1° quadrante, as relações anteriores continuam verdadeiras. OBS:De modo geral: ( ) ( )F k x F x = e estuda o sinal, com k Z. Exemplos1: ( 15 ) cos(45 ) cos ( 151 ) cot ( 50 ) cot sec( 153 2 ) sec(2 ) cossec(48 3 ) cossec sen x senx x x tg x tgx g x gx x x x x − + = − − = − − − = − − + = + − + = − − = − Exemplos2: Calcule o valor de: a) Sen120° b) Cos150° c) Tg240° d) Sen315º e) Cos210° f) Tg225° ARCOS DE MEDIDAS , α 2 π e απ 2 3 Consideremos um arco de medida , com extremidade no 1° quadrante. Vamos estudar as relações existentes entre o seno e cosseno de com o seno e o cosseno de cada um dos arcos, + − 2 , 2 , + − 2 3 e 2 3 . Medidas e α 2 π − Os triângulos OMP e ONQ são congruentes. Logo, temos: I) A ordenada de N é igual à abscissa de M, isto é: − 2 sen = cos . II) A abscissa de N é igual à ordenada de M, isto é: = − sen 2 cos . Medidas e α+ 2 π Os triângulos OMP e ONQ são congruentes. Logo, temos: I) A ordenada de N é igual à abscissa de M, isto é: = + cos 2 sen II) A abscissa de N é o oposto da ordenada de M, isto é: −= + sen 2 cos Medidas e α− 2 3 π Os triângulos OMP e ONQ são congruentes. Logo, temos:. I) A ordenada de N é o oposto da abscissa de M, isto é: −= − cos 2 3 sen . II) A abscissa de N é o oposto da ordenada de M, isto é: −= − sen 2 3 cos Medidas e α+ 2 3 π Os triângulos OMP e ONQ são congruentes. Logo, temos: I) A ordenada de N é o oposto da abscissa de M, isto é: −= + cos 2 3 sen . II) A abscissa de N é o oposto à ordenada de M, isto é: = + sen 2 3 cos OBS: Mesmo que a extremidade do arco não seja ponto do 1º quadrante, as oito relações anteriores continuam verdadeiras. De modo geral: E estuda o sinal. Exemplos: 3 ( ) cos 2 5 cos( ) 2 5 ( ) cot 2 11 cot ( ) 2 7 sec( ) cossec 2 7 cossec( ) sec 2 sen x x x senx tg x gx g x tgx x x x x − + = − = − + = − − + = − − = − − − = + Exercícios 1) Calcule o valor de A = sen (1680°) – cos (–2640°). 2) Simplifique a expressão: A = )x 2 7 sec(cos)x 2 5 (tg)x(gcot )x2sec()x48cos()xx37sen( − −+ −− −−−−−− 3) A expressão abaixo, na sua forma mais simplificada é )x2sen(x 2 3 sec)x(gcot x 2 cosx 2 3 sec)x(tg − + − + − + a) sec2x c) –tg2x e) –cotg2x b) tg2x d) cotg2x 4) Resolva em, , as equações a seguir: ) 2 (2 ) 1 0a sen x + = ) 2cos 3 0 3 x b − − = ) 2cos 3 0 3 x b − − = ( )2)2cos 3c x senx= 9) Resolva em, , as inequações a seguir: 1 ) 2 a senx 2 )cos 2 b x − 3 ) (2 ) 2 c sen x LEI DOS SENOS E DOS COSSENOS A trigonometria permite determinar elementos (lados ou ângulos) não dados de um triângulo. O cálculo dessas resoluções, em um triângulo qualquer se fundamenta em relações existentes entre os elementos do triângulo (lados e ângulos). As relações mais importantes são conhecidas como Lei dos senos e Lei dos cossenos. LEI DOS SENOS “Em todo triângulo, as medidas dos lados são proporcionais aos senos dos ângulos opostos e a razão de proporcionalidade é a medida do diâmetro da circunferência circunscrita ao triângulo. Consideremos o triângulo ABC, inscrito na circunferência de raio R. Verifica-se que: Lei do cossenos Em todo o triângulo, o quadrado da medida de um lado é igual a soma dos quadrados das medidas dos outros lados, menos o dobro do produto dessas medidas pelo cosseno do ângulo que eles formam. Seja o triângulo ABC, da figura. Verifica-se que: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 cos( ) 2 cos( ) 2 cos( ) a b c bc A ou b a c ac B ou c a b ab C = + − = + − = + − EXERCÍCIOS 1. A figura ao lado representa um terreno ABC de forma triangular, com as medidas indicadas. Pretendendo-se dividir, com uma cerca o terreno em duas partes ABM e BMC, a extensão, em metros, de BM é: a) 11 b) 10 c) 9 d) 8 e) 7 2. Para calcular a distância entre duas árvores situadas nas margens opostas de um rio, nos pontos A e B, um observador que se encontra junto a A afasta-se 20 m da margem, na direção da reta AB, até o ponto C e depois caminha em linha reta até o ponto D, a 40 cm de C, do qual ainda pode ver as árvores. Tendo verificado que os ângulos BCD e BDC medem, respectivamente, cerca de 15° e 120°, que valor ele encontrou para a distância entre as árvores, se usou aproximação 6 = 2,4? 3. Um terreno plano, em forma do quadrilátero ABCD, possui um de seus lados medindo 90 m, os lados AB e CD paralelos e dois ângulos opostos medindo 30° e 60°. Além disso, a diagonal AC desse terreno forma 45° com o lado CD. Calcule a medida do menor lado desse terreno. 4. Um fazendeiro pretende instalar um sistema de irrigação retilíneo, ligando os pontos B e D de sua propriedade rural, representada na figura seguinte pelo quadrilátero ABCD. Considerando que 5AB AD km= = , 80ADC = , e que BD BC= , qual será o custo total da instalação sabendo que o custo por quilômetro é de R$ 500,00? Adote: 3 1,7= .