Relacione arcos, funções circulares e triângulos para interpretar medidas, gráficos e fenômenos periódicos. Resolva no papel antes de abrir o gabarito e compare seu raciocínio com a resolução comentada.
DO CONCEITO À APLICAÇÃO
O que observar ao estudar
Objetivo: Escolher a razão trigonométrica a partir dos lados realmente conhecidos.
Antes de começar: Triângulo retângulo, hipotenusa e seno de 30°.
Uma situação para resolver
Uma rampa reta tem 6 m de comprimento e faz 30∘ com o solo horizontal. Que desnível vertical ela vence?
O comprimento da rampa é a hipotenusa; o desnível é o cateto oposto ao ângulo de 30∘.
Use sen30∘=6h. Como sen30∘=21, temos h=6⋅21=3.
Confira a interpretação: 3 m é uma altura, não a distância horizontal percorrida.
Conclusão:3 m de desnível vertical.
Arcos, ângulos e ciclo trigonométrico
Questão 1
Fácil
Qual é a medida de 150∘ em radianos?
6π
56π
32π
53π
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Resposta: 56π
Multiplicamos por 180∘π: 150∘·180∘π=56π.
Questão 2
Médio
Uma circunferência tem raio 12 cm. Qual é o comprimento do arco determinado por 56π rad?
5π cm
6π cm
10π cm
12π cm
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Resposta: 10π cm
Em radianos, ℓ=rθ. Assim, ℓ=12⋅65π=10πcm.
Questão 3
Difícil
Qual arco de [0,2π) é côngruo a −136π?
6π
56π
76π
116π
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Resposta: 116π
Somamos duas voltas: −136π+4π=−136π+24π/6=611π.
Questão 4
Fácil
Uma roda de raio 12 cm gira 53π rad. Qual comprimento de arco um ponto da borda percorre?
10π cm
15π cm
20π cm
24π cm
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Resposta: 20π cm
Em radianos, ℓ=rθ=12⋅35π=20πcm.
Funções circulares
Questão 1
Fácil
Qual ponto do ciclo unitário corresponde a x=3π?
(23,1/2)
(21,23)
(−21,23)
(21,−23)
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Resposta: (21,23)
No ciclo, P=(cosx,senx). Para 3π, cos x=21 e sen x=23.
Questão 2
Médio
Qual é o período fundamental de f(x)=tan(4x)?
8π
4π
2π
4π
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Resposta: 4π
A tangente tem período π no argumento. Como 4T=π, obtemos T=4π.
Questão 3
Difícil
Quais valores devem ser excluídos do domínio de f(x)=secx?
x=kπ
x=2π+kπ
x=2kπ
Nenhum valor real
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Resposta: x=2π+kπ
sec x=cos1x. O cosseno é zero em 2π+kπ, com k inteiro.
Questão 4
Médio
Um sinal é modelado por tan(2t). Qual é seu período fundamental?
4π
2π
π
2π
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Resposta: 2π
A tangente possui período π no argumento. Como 2T=π, temos T=2π.
Relações fundamentais
Questão 1
Fácil
Se sen x=1312 e x está no 2º quadrante, quanto vale cos x?
−135
135
−1312
1312
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Resposta: −135
cos2x=1−169144=16925. No 2º quadrante, o cosseno é negativo: cos x=−135.
Questão 2
Médio
Se tan x=2 e x está no 1º quadrante, quanto vale sec x?
3
2
5
3
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Resposta: 5
Pela relação 1+tan2x=sec2x, temos sec2x=5. No 1º quadrante, sec x=5.
Questão 3
Difícil
Simplifique (1+tan2x)·cos2x, nos valores em que a expressão existe.
0
1
sen2x
tan2x
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Resposta: 1
Como 1+tan2x=sec2x e sec2x·cos2x=1, a expressão é igual a 1.
Questão 4
Médio
Um sensor informa senθ=135 para um ângulo do primeiro quadrante. Qual é tanθ?
125
512
135
1312
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Resposta: 125
Pela identidade fundamental, cosθ=1312. Logo, tanθ=1312135=125.
Redução ao primeiro quadrante
Questão 1
Fácil
Qual é o valor de cos 210∘?
−23
−21
21
23
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Resposta: −23
210∘=180∘+30∘. No 3º quadrante, o cosseno é negativo, com módulo cos30∘=23.
Questão 2
Médio
Quanto vale sen(−330∘)?
−21
0
21
23
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Resposta: 21
−330∘ é côngruo a 30∘. Portanto, sen(−330∘)=sen30∘=21.
Questão 3
Difícil
Qual é o valor de tan(34π)?
−3
−1
1
3
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Resposta: −1
O ângulo de referência é 4π e a tangente é negativa no 2º quadrante.
Questão 4
Fácil
Uma direção forma 210∘ com o eixo positivo. Qual é o valor exato de seu cosseno?
-23
-21
21
23
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Resposta: -23
210∘=180∘+30∘. No terceiro quadrante o cosseno é negativo e seu módulo é cos30∘=23.
Arcos notáveis
Questão 1
Fácil
Qual é o valor exato de sen 45∘?
21
22
23
1
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Resposta: 22
No triângulo 45∘-45∘-90∘, a razão catethoipotenusa é 1/2=22.
Questão 2
Médio
Qual é o valor exato de cos 330∘?
−23
−21
21
23
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Resposta: 23
O ângulo de referência é 30∘ e o cosseno é positivo no 4º quadrante.
Questão 3
Difícil
Calcule 2·sen30∘·cos60∘.
41
21
22
1
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Resposta: 21
Substituindo os valores notáveis: 2⋅(21)⋅(21)=21.
Questão 4
Médio
Um telhado faz 30∘ com a horizontal e sua projeção horizontal mede 12 m. Qual é a elevação?
43 m
6 m
63 m
123 m
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Resposta: 43 m
tan30∘=12h=1/3. Assim, h=12/3=43m.
Transformações trigonométricas
Questão 1
Fácil
Qual é o valor exato de cos 75∘?
(6−2)/4
(6+2)/4
23
21
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Resposta: (6−2)/4
cos(45∘+30∘)=cos45∘cos30∘−sen45∘sen30∘=46−2.
Questão 2
Médio
Se cos x=54 e x está no 1º quadrante, quanto vale cos(2x)?
−257
257
2516
2524
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Resposta: 257
Usamos cos(2x)=2cos2x−1=2⋅2516−1=257.
Questão 3
Difícil
Qual produto equivale a sen x+sen(3x)?
2sen(2x)cos x
2sen x cos(2x)
sen(4x)
2cos(2x)cos x
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Resposta: 2sen(2x)cos x
Pela transformação em produto, sen p+sen q=2sen[2p+q]cos[2p−q]. Para p=x e q=3x, obtemos 2sen(2x)cos x.
Questão 4
Médio
Um mecanismo soma rotações de 45∘ e 30∘. Qual é cos75∘ na forma exata?
(6-2)/4
(6+2)/4
23
21
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Resposta: (6-2)/4
cos(45∘+30∘)=cos45∘cos30∘−sen45∘sen30∘=46−2.
Equações trigonométricas
Questão 1
Fácil
Quais são as soluções de cos x=0 em [0,2π)?
0 e π
2π e 32π
4π e 54π
3π e 53π
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Resposta: 2π e 32π
O cosseno é a abscissa do ciclo e se anula nos pontos superior e inferior.
Questão 2
Médio
Qual é a solução geral de tan x=1?
x=4π+2kπ
x=4π+kπ
x=43π+kπ
x=kπ
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Resposta: x=4π+kπ
A tangente vale 1 em 4π e possui período π, então x=4π+kπ.
Questão 3
Difícil
Resolva 2sen2x−sen x=0 em [0,2π).
{0,π}
{6π,56π}
{0,6π,56π,π}
{2π,32π}
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Resposta: {0,6π,56π,π}
Fatoramos sen x(2senx−1)=0. Assim, sen x=0 ou sen x=21, produzindo as quatro soluções indicadas.
Questão 4
Médio
Um ciclo anual é simplificado por sen(6πt)=21, com 0≤t<12 meses. Em quais meses t ocorre o nível indicado?
1 e 5
2 e 4
3 e 9
5 e 11
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Resposta: 1 e 5
No intervalo do argumento [0,2π), o seno vale 21 em 6π e 56π. Assim, t=1 ou t=5.
Inequações trigonométricas
Questão 1
Fácil
Resolva cos x>0 em [0,2π).
(2π,32π)
[0,2π)∪(32π,2π)
[0,π]
(π,2π)
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Resposta: [0,2π)∪(32π,2π)
O cosseno é positivo nos quadrantes I e IV; os pontos em que cos x=0 são excluídos.
Questão 2
Médio
Resolva sen x<0 em [0,2π].
(0,π)
(π,2π)
[π,2π]
[0,π]
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Resposta: (π,2π)
O seno é negativo nos quadrantes III e IV e se anula em π e 2π, que não entram por a desigualdade ser estrita.
Questão 3
Difícil
Resolva tan x≥0 em [0,π).
[0,2π)
(2π,π)
[0,π)
[4π,34π]
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Resposta: [0,2π)
A tangente é não negativa no primeiro quadrante e vale zero em 0; 2π é excluído do domínio.
Questão 4
Difícil
A iluminação de um ambiente é modelada por L(t)=12+4cos(π12t−12), com 0≤t≤24. Em que intervalo L(t)≥14?
[6,18]
[8,16]
[10,14]
[0,8]∪[16,24]
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Resposta: [8,16]
A condição equivale a cosu≥21, com u=π12t−12 e u∈[−π,π]. Então ∣u∣≤3π, isto é, ∣t−12∣≤4.
Triângulos retângulos
Questão 1
Fácil
Em um triângulo retângulo de lados 3, 4 e 5, qual é o seno do ângulo oposto ao lado 3?
43
53
54
35
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Resposta: 53
Seno é cateto oposto dividido pela hipotenusa: sen α=53.
Questão 2
Médio
Uma escada de 13 m tem a base a 5 m da parede. A que altura ela chega?
8 m
10 m
12 m
18 m
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Resposta: 12 m
Pelo Teorema de Pitágoras, h2+52=132, então h2=144 e h=12m.
Questão 3
Difícil
Uma rampa de 6 m vence um desnível de 1,2 m. Aproximadamente qual é seu ângulo com o chão?
5,74∘
11,54∘
30∘
78,46∘
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Resposta: 11,54∘
sen α=1,62=0,2. Logo, α=arcsen(0,2)≈11,54∘.
Questão 4
Fácil
A sombra de um mastro mede 103 m quando o ângulo de elevação do Sol é 30∘. Qual é a altura do mastro?
5 m
10 m
15 m
30 m
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Resposta: 10 m
tan30∘=103h=1/3. Portanto, h=10m.
Triângulos quaisquer
Questão 1
Fácil
Dois lados de um triângulo medem 5 cm e 7 cm, e o ângulo entre eles mede 60∘. Quanto mede o lado oposto a esse ângulo?
29 cm
39 cm
6 cm
8 cm
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Resposta: 39 cm
Pela lei dos cossenos, a2=25+49−2⋅5⋅7⋅21=39. Portanto, a=39cm.
Questão 2
Médio
Em um triângulo, A=30∘,B=45∘ e a=5cm. Quanto mede b?
522 cm
52 cm
53 cm
10 cm
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Resposta: 52 cm
Pela lei dos senos, sben45∘=s5en30∘=10. Assim, b=10⋅22=52cm.
Questão 3
Difícil
Qual é a área de um triângulo com lados 8 cm e 11 cm formando entre si um ângulo de 30∘?
19 cm2
22 cm2
44 cm2
88 cm2
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Resposta: 22 cm2
K=(21)⋅8⋅11⋅sen30∘=44⋅21=22cm2.
Questão 4
Médio
Duas rotas de 8 km e 10 km partem do mesmo ponto formando 60∘. Qual é a distância entre seus destinos?
217 km
221 km
63 km
12 km
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Resposta: 221 km
Pela lei dos cossenos, d2=82+102−2⋅8⋅10⋅cos60∘=84. Logo, d=84=221km.
Modelagem senoidal
Questão 1
Médio
Uma maré varia entre 2 m e 8 m, tem período de 12 h e está no máximo em t=0. Qual modelo é adequado?
5+3cos(π6t)
3+5cos(π12t)
5+3sen(π6t)
8-2cos(π6t)
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Resposta: 5+3cos(π6t)
A linha média é 5, a amplitude é 3 e B=122π=6π. O cosseno começa no máximo.
Questão 2
Médio
Para a maré H(t)=5+3cos(6πt), qual é a altura em t=3h?
2 m
5 m
6,5 m
8 m
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Resposta: 5 m
O argumento é 2π e cos(2π)=0. Logo, H(3)=5m, exatamente a linha média.
Amplitude-fase e inversas
Questão 1
Fácil
Qual é o maior valor possível de 5senx+12cosx?
12
13
17
25
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Resposta: 13
A amplitude resultante é 52+122=13.
Questão 2
Médio
A equação 6senx+8cosx=11 possui solução real?
Sim, pois 11<14
Sim, para todo x
Não, pois a amplitude máxima é 10
Não, pois seno e cosseno não podem ser somados
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Resposta: Não, pois a amplitude máxima é 10
A amplitude da combinação é 62+82=10, então seu módulo nunca alcança 11.
Trigonometria e números complexos
Questão 1
Médio
O ponto z=1+3i é multiplicado por cis60∘. Qual é a nova posição?
-1+3i
1-3i
2i
2+2i
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Resposta: -1+3i
z=2cis60∘. Multiplicar por cis60∘ produz 2cis120∘=-1+3i.
Questão 2
Difícil
Quais são os argumentos em [0,2π) das raízes de z3=−8?
0, 23π e 43π
3π, π e 53π
6π, 56π e 32π
2π, π e 32π
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Resposta: 3π, π e 53π
Escreva −8=8cisπ. Os argumentos das raízes são (π+2kπ)/3 para k=0,1,2.
Para aprofundar os conceitos e consultar as referências, abra a apostila de Trigonometria. As classificações de dificuldade são orientativas, não uma avaliação individual do aluno.