A trigonometria do triângulo retângulo

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1 A UA UL LA A trigonometria do triângulo retângulo Introdução Hoje 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, há várias propriedades importantes. cateto cateto cateto cateto cateto cateto l Dois de seus lados são perpendiculares entre si e são, portanto, alturas do triângulo, o que facilita o cálculo de sua área: A = cateto. cateto 2 l Teorema de Pitágoras: ()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 eistem tais relações? É essa nossa primeira preocupação. A seguir, caso eistam, serão respondidas perguntas naturais como: Valem sempre? ; Como enunciá-las? etc.

2 Construindo triângulos retângulos semelhantes Dado um ângulo agudo qualquer, é possível desenhar um triângulo retângulo? Nossa A U Laula A Sim, podemos desenhar, na verdade, uma infinidade de triângulos retângulos. Vamos anotar algumas observações sobre esses triângulos retângulos: l Para todos eles, um dos ângulos mede. l O outro ângulo agudo mede 90º -, pois é o complemento de. l O terceiro ângulo, como não poderia deiar de ser, é reto. l Então todos eles possuem os mesmos ângulos. l Lembrando a aula anterior, podemos concluir que: todos estes triângulos retângulos são semelhantes l Se são semelhantes, então seus lados são proporcionais. Podemos então afirmar que, fiado 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 A B P Os triângulos ABC e APQ são semelhantes. Como seus lados são proporcionais, 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 (ou 0 diminuirmos)? F Essas proporções se alteram. Teríamos agora: Figura 2 E Q C 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 (o maior lado) e catetos (lados perpendiculares). Precisamos, em função do ângulo, diferenciar a nomenclatura dos catetos. Veja a figura abaio. O cateto que fica em frente ao ângulo agudo que estamos utilizando chamase cateto oposto, e o cateto que está sobre um dos lados desse ângulo chama-se cateto adjacente. cateto adjacente cateto oposto Observe que, se o ângulo do problema for o outro ângulo agudo do triângulo, a nomenclatura oposto e adjacente troca de posição (veja a figura ao lado), pois depende do ângulo utilizado. cateto oposto y cateto adjacente

4 Vamos então reescrever as proporções obtidas na Figura 1 usando essa nomenclatura. Em relação ao ângulo, temos: A cateto adjacente C cateto oposto B cateto adjacente Q cateto oposto P BC AC = PQ cateto oposto = AQ AB AC = AP cateto adjacente = AQ BC AB = PQ AP = cateto oposto cateto adjacente A U L A Relações trigonométricas As relações que acabamos de generalizar são chamadas relações trigonométricas e recebem nomes especiais. A primeira é chamada seno do ângulo e escreve-se: cateto oposto sen = A segunda é chamada co-seno do ângulo e escreve-se: cateto adjacente cos = A última denomina-se tangente do ângulo e escreve-se: cateto oposto tg = cateto adjacente EXEMPLO 1 Você já conhece o triângulo pitagórico. Vamos obter as relações trigonométricas para um de seus ângulos agudos. 5 3 sen = 3 5 = 0,6 cos = 4 5 = 0,8 4 tg = 3 4 = 0,75

5 A U L A Observe agora que, para qualquer outro triângulo semelhante a este, obtemos o mesmo resultado. sen = 1, 5 2,5 = 3 5 = 4,5 7,5 = 6 =...= 0,6 10 cos = 2 2,5 = 4 5 = 6 7,5 = 8 =...= 0,8 10 tg = 1, 5 2 = 3 4 = 4,5 6 = 6 =...= 0,75 8 7,5 10 4, ,5 6 8 EXEMPLO 2 Na aula anterior, você viu um eemplo 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 1 m Observe que 45% = 0,45 é a tangente do ângulo, que já sabemos ser igual a 25º. Em linguagem matemática, podemos escrever: tg = cateto oposto cateto adjacente ou tg 25º = 0,45 1 = 0,45 Na realidade, esse é um cálculo aproimado, feito com base na eperiência 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 Um torneiro mecânico precisa moldar uma peça e recebe o projeto a seguir. Todas as medidas necessárias à fabricação constam na figura. No entanto, como saber eatamente onde ele deve começar a fazer a inclinação para obter um ângulo de 25º, como mostra o projeto? A U L A Esse é um eemplo de aplicação da trigonometria dos triângulos retângulos na indústria. Para resolver o problema, o que precisamos é determinar o cateto do triângulo retângulo a seguir: P 25 B A Com os dados do projeto, podemos calcular AP: Q P 25 R B AQ = 50 e BR = 10 Assim, AP = = 20 A Sendo o ângulo B de 25º no triângulo ABP, podemos escrever: tg 25º = cateto oposto cateto adjacente = AP BP = 20 No Eemplo 2, vimos que tg 25º = 0, Usando apenas 3 casas decimais, temos: 0, 466 = ou = 0, 43 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 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: sen = cat.op. hip. cos = cat.adj. hip. tg = cat.op. 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 5,9 cm 3,1 cm O 32 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 Minutos (') e segundos ('') são dubdivisões do grau, dando mais precisão às medidas dos ângulos.. sen = 0,52 cos = 0,84 tg = 0,62 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 graficamente, cada vez que precisássemos desses valores. Eistem processos para calcular senos, co-senos e tangentes com muitas casas decimais eatas. Hoje em dia, muitas calculadoras já trazem teclas com essas funções. Para usá-las, basta digitar a medida do ângulo e depois a tecla correspondente à função desejada. Outro recurso muito utilizado é consultar uma tabela trigonométrica, como a que consta no final desta aula. Nessa tabela, podemos encontrar os valores de seno, co-seno e tangente com uma aproimação de 5 casas decimais para todos os ângulos com medidas inteiras entre 1º e 90º, de 10 em 10 minutos.

8 Consulte a tabela e confirme que: sen 41º = 0,65606 cos 41º = 0,75471 tg 41º = 0,86929 sen 80º = 0,98481 cos 80º = 0,17365 tg 80º = 5,67128 A U L A 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 triângulo retângulo a seguir: muro 45 escada 45 ch o 2 45 Usando o co-seno do ângulo de 45º que a escada forma com o muro, descobrimos o valor de, que será o comprimento da escada. cos 45º = 2 0,707. = 2 2,83 Eercício 1 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 Eercícios Eercício 2 Usando os triângulos retângulos a seguir, determine as razões trigonométricas para o ângulo. 2 2 cm 2 cm 3 2 cm 3 cm 2 cm 3 cm

9 A U L A Eercício 3 No Eercício 2, o que podemos concluir sobre o ângulo? Quanto mede esse ângulo? Eercício 4 Com auílio da tabela e dos eercícios 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? Eercício 5 Nos itens (c) e (d) do Eercício 1, você encontrou na tabela o seno e o coseno 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, º e 50º... O que podemos concluir a partir da observação desses valores? Eercício 6 a) Com os valores que você anotou no Eercício 5, calcule, agora com o auílio da máquina de calcular, o valor das frações: sen 20º cos 20º sen 70º cos 70º sen 52º cos 52º sen 38º cos 38º b) Comparando esses resultados com o valor da tangente desses ângulos, o que podemos concluir?

10 Tabelas trigonométricas A U L A

11 A U L A TABELA DE SENOS 0º - 45º , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,8 0, , ,451 0, , , , , , , , , , , , ,656 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,142 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,282 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,071 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,561 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,939 0, ,498 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,674 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,70711 graus minutos

12 A U L A TABELA DE SENOS 45º - 90º graus minutos , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,825 0, , , , , , , , , , , , ,968 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,947 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,995 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,964 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

13 A U L A graus minutos TABELA DE CO-SENOS 0º - 45º , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,995 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,964 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,947 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,69675

14 graus minutos TABELA DE CO-SENOS 45º - 90º A U L A 45 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,656 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,561 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,451 0, , , , , , , , , , , , , , , , ,674 0,8 0,142 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,282 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,071 0, , , , , , , , , , , , , ,

15 A U L A graus minutos TABELA DE TANGENTES 0º - 45º , , , , , , , , , , , , , , ,075 0, , , , , , , ,068 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,154 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , ,197 0, , , , , , , , , , , , , ,208 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,357 0, , , , , , , , , , , , , ,3 0,741 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,847 0, ,858 0, , , , , , , , ,900 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,02952

16 TABELA DE TANGENTES 45º - 90º A U L A graus minutos , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,195 1, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,805 1, , , , , , ,890 1, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,206 3, , , ,323 3, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,989 5, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,385 10, , , , , , , , , , , , , , , , ,470 22, , , , , , , ,968 49, , , , , , ,