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IFSC / Cálculo I                                                                                                         Prof. Júlio César TOMIO

Funções Trigonométricas [ou Circulares]

● Introdução:

A trigonometria originou-se com parte do estudo dos triângulos. O nome tri-gono-metria significa, de certa forma, medida de
figuras com três ângulos [lados] e as primeiras definições de funções trigonométricas foram em ternos de triângulos. No
entanto, as funções trigonométricas podem ser definidas usando-se o círculo unitário [trigonométrico], uma definição que as
faz periódicas. Muitos processos que ocorrem naturalmente são periódicos também. O nível da água em uma bacia sujeita às
mares, a pressão sanguínea em um coração, uma corrente alternada e a posição de moléculas de ar transmitindo uma nota
musical variam regularmente. Tais fenômenos, entre outros, são representados por funções trigonométricas, também
conhecidas como funções circulares.
                            Baseado no texto da p. 24 do livro: HUGHES-HALLETT, Deborah et al. Cálculo de uma Variável. 3 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004.



● Conceito Inicial: O Círculo Trigonométrico:

O Círculo Trigonométrico, também conhecido como circunferência ou ciclo trigonométrico, é uma circunferência de raio
unitário, centrada na origem dum sistema de coordenadas cartesianas bidimensional. Nele, foi convencionado que a
orientação no sentido anti-horário nos dará a contagem positiva dos ângulos [ou arcos], e conseqüentemente, no sentido
horário, os ângulos serão dados como negativos.




● Unidades Angulares:

As unidades para ângulo são: o grau [ º ], o radiano [ rad ] e o grado [ gr ]. Vale observar que, no SI [Sistema
Internacional de Unidades], a unidade para ângulo plano é o radiano. Das unidades em questão, o radiano é a única que
dispensa a utilização de seu símbolo, neste caso “rad”. Assim, no ciclo trigonométrico abaixo, temos as extremidades dos
quadrantes indicadas com as 3 unidades angulares mencionadas:

                                                                    Arcos côngruos [ou congruentes]

                                                                    São arcos [ou ângulos] de mesma origem e de mesma extremidade, que
                                                                 diferem um do outro apenas pelo número de voltas no ciclo
                   100gr 90º                                        trigonométrico, independente do sentido da orientação. Veja:

                                                                    10º  370º  730º  1090º   350º  710º  ...
                                                                    Note que:    370º  10º  360º                           10º  (1).360º
200gr                                        0gr                                 730º  10º  360º  360º                    10º  (2).360º
 180º                                        0º 0                                1090º  10º  360º  360º  360º  10º  (3).360º
                                            360º                               350º  10º  360º                         10º  (1).360º
                                             400gr
                                                                                  710º  10º  360º  360º                  10º  (2).360º
                                                                    Assim, todo ângulo       tem uma expressão geral do tipo:

                                                                                            0  k .360º ,     com     k
                    270º                                        Sendo   k o número de voltas e  0 a “1ª determinação positiva”.
                   300gr
                                                                    Para o caso acima, temos:        10º  k .360º ,      com   k .


Em nosso estudo, as unidades angulares mais utilizadas serão o radiano e o grau. Assim, a conversão entre elas pode ser
feita através de uma regra de três, usando-se a relação:

                                                             180º               rad

Observação: A partir do exposto até aqui, é possível indicarmos um ângulo maior que 360º ou mesmo um ângulo negativo;
e isso implicará no comportamento periódico das funções trigonométricas que veremos a seguir.

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Definição de Radiano: um ângulo de 1 radiano é definido com sendo o ângulo no centro do círculo unitário que limita
[determina] um arco de comprimento 1 nesse círculo, medido no sentido anti-horário [Figura 1].




                                                                                 Comprimento do arco = raio

                                             Comprimento AP = 1



                                    R=1



      = 1 rad



                         Figura 1                                                  Figura 2 [Fonte: Wikipédia]



Isso implica que 1 radiano corresponde ao arco com o mesmo comprimento do raio da circunferência em questão [Figura 2].

Notas: a palavra “radiano” remete a palavra raio [radius]. Quando temos a particularidade do raio ser unitário, será
indiferente falar em arco ou ângulo.

Decorrente disso, podemos calcular o comprimento de qualquer arco          de uma circunferência através do ângulo central   ,
dado em radianos.



                                                         Assim:      R

                                                         Definimos como Perímetro ou Comprimento C , uma volta completa
                                                         na circunferência. A relação acima fica assim adaptada:

                             R
                                                                   C  2  R




● As Relações Trigonométricas no Círculo Trigonométrico Unitário

Os valores de    sen    serão medidos no “eixo x” do sistema cartesiano ortogonal associado e os valores de      cos    serão
medidos no “eixo y”. Os valores de        tg    serão medidos num eixo vertical tangente à circunferência trigonométrica na
origem os arcos.

                                                    sen               tg
                                                    cosec                         cotg

                                                                                   cos
                                                                                   sec




Os valores de secante [sec] e cossecante [cosec] de um ângulo serão medidos nos eixos “x” e “y”, respectivamente, e os
valores da cotangente [cotg] de um ângulo serão medidos num eixo horizontal tangente à circunferência trigonométrica.

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Seno de um Ângulo :
O seno de um ângulo  é a medida do segmento de reta que liga a origem do sistema cartesiano [ponto O] com a projeção
ortogonal da extremidade “P” do arco de  sobre o eixo “y” [ponto M]. Veja os quatros possíveis casos a seguir com arcos
em cada um dos quadrantes.

            1º Quadrante                                            2º Quadrante




                                                                                                      OM  sen θ




                              Note que:   sen θ   sen ( θ)

            3º Quadrante                                            4º Quadrante




                                                                                                      OM  sen θ




Observação: É importante verificar que o seno de um ângulo         qualquer estará sempre compreendido no intervalo:

                                                      1  sen   1

Cosseno de um Ângulo :
O cosseno de um ângulo  é a medida do segmento de reta que liga a origem do sistema cartesiano [ponto O] com a
projeção ortogonal da extremidade “P” do arco de  sobre o eixo “x” [ponto M]. Veja os quatros possíveis casos a seguir com
arcos em cada um dos quadrantes.

            1º Quadrante                                            2º Quadrante




                                                                                                      ON  cos θ




                                Note que:   cos θ  cos( θ)

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            3º Quadrante                                          4º Quadrante




                                                                                                         ON  cos θ




Observação: É importante verificar que o cosseno de um ângulo            qualquer estará sempre compreendido no intervalo:

                                                       1  cos   1

Tangente de um Ângulo :
A tangente de um ângulo  é a medida do segmento de reta que liga a origem do ciclo trigonométrico [ponto A] com a
intersecção [ponto T] da reta que passa pela origem do sistema cartesiano e pela extremidade “P” do arco de . Veja os
quatros possíveis casos a seguir com arcos em cada um dos quadrantes.

            1º Quadrante                                          2º Quadrante




                                                                                                         AT = tgθ




                                  Note que:    tgθ   tg ( θ)

            3º Quadrante                                          4º Quadrante




                                                                                                          AT = tgθ




Observação: É importante notar que a tangente de um ângulo           só existirá se:     90º  k.180º    com   k Z   .

Considerando o exposto acima, a   tg θ   pode assumir qualquer valor real, ou seja:         tgθ   

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A Relação Fundamental da Trigonometria:          sen 2  cos2   1
Podemos deduzi-la facilmente através do círculo trigonométrico. Veja:


                                                                                       1
                                                                                                       sen 

                                                                                              

                                                                                       cos 

                                                Aplicando o teorema de Pitágoras no triângulo acima, temos:

                                                (hip) 2  (cat) 2  (cat) 2

                                                (1) 2  ( sen  ) 2  (cos ) 2                        sen 2  cos2   1

Alguns Valores Trigonométricos:
Para sua observação, na tabela abaixo apresentamos alguns valores trigonométricos, além dos já vistos anteriormente.

           0º       30º       45º      60º       90º       120º       135º        150º         180º            270º     360º
                     1          2         3                   3              2      1
 sen       0                                       1                                               0            1        0      sen
                     2         2         2                   2              2       2
                                         1                    1
 cos       1
                      3         2
                                                   0                   
                                                                              2
                                                                                  
                                                                                       3
                                                                                                1              0         1      cos
                     2         2         2                    2              2        2

  tg       0          3
                               1         3        ∄         3              1    
                                                                                       3
                                                                                                   0            ∄         0       tg
                     3                                                                3

Nota: experimente encontrar alguns dos valores trigonométricos em sua calculadora científica!

Uma Animação na Web!
Em http://mat.absolutamente.net/ra_c_tri.html você poderá “interagir” com um círculo trigonométrico para observar
a variação dos valores de seno, cosseno e tangente de um ângulo qualquer.


Secante, Cossecante e Cotangente de um Ângulo :
Veja abaixo as relações para um ângulo no 1º quadrante. A interpretação para os demais quadrantes fica a cargo do leitor.




          OS = sec θ                             OC = cosec θ                                      BQ = cotg θ

 É importante notar que a secante de um ângulo     só existirá se:   90º  k.180º com k  Z .
   Considerando o exposto acima, a   sec θ terá variação: sec θ  1 ou sec θ  1

 É importante notar que a cossecante de um ângulo   só existirá se:   0º  k.180º com k  Z .
   Considerando o exposto acima, a cosec θ terá variação: cosec θ  1 ou cosecθ  1

 É importante notar que a cotangente de um ângulo  só existirá se:   0º  k.180º com k  Z .
   Considerando o exposto acima, a cotg θ pode assumir qualquer valor real, ou seja:    cotgθ   

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                          Resumo das variações dos sinais das funções nos quadrantes

                                                  1o Q         2o Q          3o Q        4o Q
                                   Seno            +            +             –           –
                                 Cosseno           +            –             –           +
                                 Tangente          +            –             +           –
                                Cotangente         +            –             +           –
                                  Secante          +            –             –           +
                                Cossecante         +            +             –           –


                                   Funções com Sinais Positivos nos Quadrantes!



                                                   sen
                                                                    todas
                                                  cosec




                                                    tg                cos
                                                   cotg               sec




 Mais Relações:

Podemos relacionar algumas funções trigonométricas entre si. Então segue abaixo, outras relações trigonométricas para um
arco qualquer x . Incluímos nessa lista, a relação fundamental da trigonometria [vista anteriormente] como lembrete.

                                   sen x                      1                            1                          1   cos x
sen 2 x  cos2 x  1      tg x                  sec x                     cosec x                     cotg x        
                                   cos x                    cos x                        sen x                      tg x sen x

                                   sec 2 x  1  tg 2 x          cosec2 x  1  cotg2 x


● Algumas Aplicações de Funções Trigonométricas

Variação Angular de Movimento:

A variação do ângulo “Y” em relação ao tempo “t” (em segundos) de uma corrida “leve” pode ser dada por:




                                                                                                    8  3 
                                                                                      Y        sen      t  
                                                                                           9         3  4 


                                                                            Fonte: GIOVANNI, J. R.; BONJORNO, J. R. Matemática:
                                                                            uma nova abordagem. Vol. 2. 1. ed. São Paulo: FTD, 2000.




Insolação Diária:

O modelo matemático que indica o número de horas do dia, com luz solar “L”, de uma determinada cidade norte americana,
“t” dias após 1º de Janeiro é:

                                                                    2           
                                             L( t )  12  2,8 sen      ( t  80)
                                                                    365          
                                                                                            Fonte: J. Stewart – Cálculo Vol. 1 – p. 34


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O Processo Respiratório:

Em um modelo para descrever o processo respiratório, considera-se que o fluxo de ar “F” na traquéia, em ambos os
sentidos (inspiração e expiração), e a pressão interpleural “P” (pressão existente na caixa torácica produzida pelo diafragma
e por músculos intercostais) são funções periódicas do tempo “t”, havendo entre elas uma diferença de fase. Essas funções
são descritas, para t > 0, em que “k”, “A”, “B” e “C” são constantes reais positivas e “ß” é a freqüência respiratória, por:

                                      F(t) = A.sen (ß.t)     com    P(t)= C – B.F(t + k/ß)


Densidade do Ar:

O modelo matemático desenvolvido pelo pesquisador brasileiro Prof. César Monteiro de Barros, determina a densidade do ar
 (em kg/m3) em função da altitude H , em metros, para um limite de até 30.000 m de altitude.

                                         1,58   sen (1,000131914 ) 29349H 
                                                                                       0,876




● Funções Trigonométricas – Definições

Funções Trigonométricas [ou Circulares] são funções que possuem pelo menos uma das relações trigonométricas estudas
anteriormente. Nosso estudo ficará concentrado em modelos específicos de funções que envolvem somente o seno ou o
cosseno de um ângulo.

FUNÇÃO SENO

Definição: É uma função do tipo     f : D   , tal que: f ( x)  sen x .

Representação Gráfica:



                                                      p  2




Características:

Domínio:   D                               Conjunto Imagem:       Im   1 , 1    y   | 1  y  1


        Alguns Conceitos Associados:

        Amplitude [ A ] é a metade da distância entre o valor máximo e mínimo da função (se existirem).

        Período [   p ] é o espaço [ou menor tempo] necessário para que a função execute um ciclo completo.


Assim, na função   f ( x)  sen x   temos que a Amplitude é:       A 1     e o período é:     p  2 .

Nota: Funções que possuem período [e que por isso formam ciclos repetidos] são chamadas de funções periódicas.


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FUNÇÃO COSSENO

Definição: É uma função do tipo    f : D   , tal que: f ( x)  cos x .

Representação Gráfica:                                       p  2




                                                                                                                       x




Características:

Domínio:     D                            Conjunto Imagem:      Im   1 , 1    y   | 1  y  1

Amplitude:   A 1                           Período:   p  2

 Note que, se “deslocarmos horizontalmente” o gráfico da função         y  cos x em  / 2 rad , esse novo gráfico ficará
 idêntico ao gráfico da função   y  sen x . Por esse motivo, gráficos que têm a forma de uma curva seno ou cosseno são
 chamados de senoidais. Podemos ainda dizer que a DIFERENÇA DE FASE entre           y  sen x e y  cos x é  / 2 .

FUNÇÃO TANGENTE

Definição: É uma função do tipo    f : D   , tal que: f ( x)  tg x .

Representação Gráfica:



                                            p=   




                                                                                                    
                                                                                          




                                                                                                            Assíntota Vertical



Características:

                                            
Domínio:   D   x   / x   k , com k  Z                                           Conjunto Imagem:       Im  
                           2                 
Amplitude:   não tem.                                                                    Período:    p 
                                                                               
A função   f ( x)  tg x tem assíntotas verticais em  x        k , com k  Z  .
                                                             2                  
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Observações:

 Pesquise e reflita sobre a representação gráfica das funções   y  sec x , y  cosec x e y  cotgx .

 As funções trigonométricas, considerando certas restrições, possuem inversa. As funções   y  sen x     e   y  cos x , por
   exemplo, têm como inversas:   y  arc sen x   e   y  arc cos x , respectivamente. [Procure saber mais!]

 Nas calculadoras científicas mais comuns encontraremos as funções inversas          arc sen   e   arc cos ,   por exemplo,
   representadas por   sen e cos , respectivamente. Esta última representação [com expoente (–1)] é apenas um padrão
                          -1      -1

   de simplificação, muito provavelmente de origem norte-americana.


● Variando Parâmetros das Funções Circulares
Vamos estudar o comportamento gráfico da função circular SENO, através da variação dos parâmetros: Amplitude, Período,
Deslocamento Vertical e Descolamento Horizontal (fase). O raciocínio é análogo para o comportamento da função COSSENO.


Variação da Amplitude:




Representando esses mesmos gráficos, porém agora, apresentando-os em um único período, temos:




Variação do Período:




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Representando esses mesmos gráficos, porém agora, apresentando-os em um único período, temos:




Deslocamento Vertical:




Representando esses mesmos gráficos, porém agora, apresentando-os em um único período, temos:




                                                                                          Fique Ligado!

                                                                                    Observe as notações abaixo:

                                                                                     sen ( x  2)  sen x  2
                                                                                                  pois

                                                                                      sen x  2  2  sen x




Deslocamento Horizontal (diferença de fase):




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Representando esses mesmos gráficos, porém agora, apresentando-os em um único período, temos:



                                                                                                                                  
                                                                                            Observação: cos x  sen  x            
                                                                                                                                  2




                                                                                                         Nota: Os gráficos das “variações”
                                                                                                         aqui apresentados foram retirados
                                                                                                         do artigo: Função Trigonométrica:
                                                                                                         Um Enfoque Aplicado ao Ensino
                                                                                                         Técnico, de autoria das Professoras
                                                                                                         Maristela de Quadros Albé e Rosane
                                                                                                         Maria Jardim Filippsen.



● Função Periódica Genérica [ou Generalizada]:

Agora, podemos escrever uma função periódica generalizada:


                                f ( x)  a  b  sen (cx  d )        ou         f ( x)  a  b  cos (cx  d )
Sendo que:

                                                     2                                         d
Amplitude:   A |b|               Período:   p                  Desloc. Horizontal:   DH                    Desloc. Vertical:    DV  a
                                                     |c|                                         c


Transformações Trigonométricas para Arcos:

Tais transformações apresentadas abaixo, não farão parte de nosso estudo neste momento. Entretanto, torna-se oportuno
apresentá-las agora. Procure relembrar e aprender um pouco mais!
                                                                                                                            tga  tgb
sen (a  b)  sena  cosb  senb  cos a              cos (a  b)  cos a  cosb  sena  senb              tg (a  b) 
                                                                                                                           1  tga  tgb

                                                                                                                        2  tg a
sen 2a  2  sena  cos a                            cos 2a  cos2 a  sen 2 a                              tg 2a 
                                                                                                                       1  tg 2a

    a         1  cos a                                a         1  cos a                                 a          1  cos a
sen    
                                                   cos    
                                                                                                          tg    
                                                                                                                
    2             2                                    2             2                                     2          1  cos a

                            a b       a b
sen a  sen b  2  sen 
                                  cos 
                                            
                                                                            Para Descontrair!
                             2          2 

                           a b         ab 
sen a  sen b  2  sen 
                                  cos 
                                             
                                               
                           2            2 

                             ab         a b 
cos a  cos b  2  cos 
                                   cos 
                                               
                                                 
                             2           2 

                             a b       a b
cos a  cos b  2  sen 
                                   sen 
                                             
                                               
                              2          2 



Agora, para refletir...

Não se pode transformar o que não se aceita. (Jung)


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EXERCÍCIOS – Funções Trigonométricas [ou Circulares]

1) Esboce o gráfico das funções dadas a seguir, indicando para cada caso, a amplitude, o período, os deslocamentos e
também o conjunto Imagem. [Obs.: não é necessário representar mais que um período da função dada]

a) f(x) = 3.sen(x)                                           i) y = 2.sen(x + )
b) f(x) = –3.sen(x)                                          j) y = ½(cos 3x) + 1
c)   f(t) = 5.cos(t)                                         k) y = – 2 + cos(t/4)
d) f(t) = –5.cos(t)                                          l) y = – 2 + 2.sen(4x)
e) y = 1 + sen(x)                                            m) y = 3.cos(x + ) – 1
f)   y = cos(x/2)                                            n) y = 1+ 2.sen(x + /2)
g) y = sen(5x) + 1
                                                             o) y = – cos(2t) – 2
h) y = sen(x + )
                                                             p) y = 1 – 3.cos(x + )


2) Com base no círculo trigonométrico ao lado,
   determine os valores pedidos a seguir.

a) sen 30º =       _________            i) sen 270º =   _________

b) cos 60º =       _________            j) cos 270º =   _________

c) sen 150º = _________                 k) sen (–90º) = _________

d) cos 150º = _________                 l) cos (–90º) = _________

e) sen 90º =       _________            m) sen 315º =   _________

f) cos 90º =       _________            n) sen (–45º) = _________

g) sen 210º = _________                 o) cos 315º =   _________

h) cos 210º = _________                 p) cos (–45º) = _________



Observação: Confira as respostas em sua calculadora científica!


3) Em 10 de fevereiro de 1990, a maré alta numa determinada cidade foi à meia noite. A altura de água no porto é uma
função periódica, pois oscila regularmente entre maré alta e baixa. A altura (em pés) é aproximada pela fórmula:
                                
             y  5  4,9 cos    t  , onde “t” é o tempo em horas desde a meia noite de 10 de fevereiro de 1990.
                               6 
a)   Esboce um gráfico dessa função em 10 de fevereiro de 1990 [de t = 0 até t = 24h]
b)   Qual era a altura da água à maré alta?
c)   Quando foi a maré baixa e qual era a altura da água nesse momento?
d)   Qual é o período desta função e o que ele representa em termos das marés?
e)   Qual é a amplitude desta função e o que ela representa em termos das marés?



4) (UCS) Nossa respiração é um fenômeno cíclico, com períodos alternados de inspiração e expiração. Em um determinado
adulto, a velocidade do ar nos pulmões em função do tempo, em segundos, decorrido a partir do início de uma inspiração é
                                         2 t 
dada pela equação      v(t )  0,5  sen       . Determine o tempo do ciclo respiratório completo desse adulto [em segundos].
                                         5 

5) Num certo lugar, as marés altas ocorrem à 0 h e às 12 h com altitude de 0,9 m , enquanto que as marés baixas ocorrem
às 6 h e às 18 h com altitude de 0,1 m . Nessas condições, qual a função que descreve a altitude do mar [em metros] em
relação ao horário “t”, em horas?


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6) Quando uma onda senoidal se propaga em uma corda, sua fonte realiza, na vertical, um movimento harmônico simples e
tem sua posição      y , em função do tempo t , dada pela lei y(t )  A  cos(  .t ) , em que A é a amplitude,  é a fase
inicial e         é a pulsação do movimento. Sabendo que uma onda se propaga de acordo com a equação
                     
y (t )  3  cos 2    t  , analise as sentenças abaixo assinalando [V] para as afirmações verdadeiras e [F] para as falsas.
                    4 

(   )   A   amplitude é igual a 3.
(   )   A   fase inicial é igual a /4.
(   )   A   pulsação da onda é igual a 2.
(   )   A   posição da vertical da onda é 2, para o tempo decorrido de 3/2.



7) Determine a função geradora de cada um dos gráficos dados a seguir:




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8) Utilizando como referência o triângulo ao lado, mostre que a tangente de

um ângulo pode ser calculada através da divisão do seno pelo cosseno do                            a           
                                    sen x                                                                              c
mesmo ângulo, ou seja:     tg x          .
                                    cos x
                                                                                                                   

                                                                                                       b


RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS

NOTA: Alguns dos gráficos apresentados a seguir contêm “deformidades” na sua curvatura!

1a)
                              y = 3 sen x                      Amplitude:   A 3
          3
                                                               Período:   p  2
          2
          1
                                                               Deslocamento Vertical:   DV  zero
          0
         -1 0         90             180      270      360
                                                               Deslocamento Horizontal:    DH  zero
         -2
         -3                                                    Conjunto Imagem:      Im  { y  R /  3  y  3}


1b)
                              y = -3 sen x                     Amplitude:   A 3
          3
                                                               Período:    p  2
          2
          1                                                    Deslocamento Vertical:   DV  zero
          0
          -1 0        90              180     270      360
                                                               Deslocamento Horizontal:    DH  zero
          -2
          -3                                                   Conjunto Imagem:      Im  { y  R /  3  y  3}


1c)
                               y = 5 cos t                      Amplitude:    A 5
          5
          4
                                                                Período:    p  2
          3
          2
          1                                                     Deslocamento Vertical:    DV  zero
          0
         -1 0
         -2
                       90             180      270       360    Deslocamento Horizontal:    DH  zero
         -3
         -4
         -5                                                     Conjunto Imagem:      Im  { y  R /  5  y  5}



1d)                           y = -5 cos t
                                                                Amplitude:    A 5
          5
          4                                                     Período:    p  2
          3
          2
          1                                                     Deslocamento Vertical:    DV  zero
          0
         -1 0         90              180      270      360
         -2
         -3
                                                                Deslocamento Horizontal:    DH  zero
         -4
         -5                                                     Conjunto Imagem:      Im  { y  R /  5  y  5}

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1e)
                                      y = sen (x) + 1                                       Amplitude:   A 1
          2
                                                                                            Período:    p  2
          1
                                                                                            Deslocamento Vertical:    DV  1
          0
              0                90                  180          270             360         Deslocamento Horizontal:    DH  zero
         -1

         -2                                                                                 Conjunto Imagem:     Im  { y  R / 0  y  2 }



1f)
                                              y = cos(x/2)                                      Amplitude:   A 1
              1
                                                                                                Período:   p  4
          0,5
                                                                                                Deslocamento Vertical:   DV  zero
              0

          -0,5
                    0           180                  360              540             720       Deslocamento Horizontal:    DH  zero

              -1                                                                                Conjunto Imagem:      Im  { y  R /  1  y  1}



1g)
                                          y=sen(5x)+1                                         Amplitude:   A 1
               2                                                                              Período:   p  2 / 5
              1,5
               1                                                                              Deslocamento Vertical:    DV  1
              0,5
               0                                                                              Deslocamento Horizontal:    DH  zero
           -0,5 0                   18                   36           54              72
               -1
                                                                                              Conjunto Imagem:      Im  { y  R / 0  y  2 }



1h)
                                          y=sen(x+p)                                       Amplitude:    A 1
                                          1
                                                                                           Período:    p  2
                                         0,5
                                                                                           Deslocamento Vertical:    DV  zero
                                          0
           -270         -180    -90
                                      -0,5
                                               0         90   180      270     360
                                                                                           Deslocamento Horizontal:    DH   
                                          -1                                               Conjunto Imagem:      Im  { y  R /  1  y  1}



1i)
                                      y=2 sen(x+p)
                                                                                           Amplitude:    A 2
                                          2
                                                                                           Período:    p  2
                                          1
                                                                                           Deslocamento Vertical:    DV  zero
                                          0

                                                                                                                       DH   
          -270          -180   -90             0     90       180     270      360
                                         -1                                                Deslocamento Horizontal:

                                         -2                                                Conjunto Imagem:      Im  { y  R /  2  y  2}

                                                                             Página 15 de 17
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1j)
                                     y=0,5(cos3x)+1                                        Amplitude:    A  1/ 2

                                                                                                       p  2 / 3
           1,5
                                                                                           Período:
               1
           0,5
                                                                                           Deslocamento Vertical:      DV  1
               0
          -0,5 0                30                60           90               120
                                                                                           Deslocamento Horizontal:      DH  zero
               -1
          -1,5                                                                             Conjunto Imagem:       Im  { y  R / 1/ 2  y  3 / 2}



1k)
                                      y=(cosx/4)-2
                                                                                           Amplitude:   A 1
             0
          -0,5 0           360                   720         1080           1440
                                                                                           Período:   p  8
           -1
                                                                                           Deslocamento Vertical:      DV   2
          -1,5
           -2
                                                                                           Deslocamento Horizontal:      DH  zero
          -2,5
           -3
                                                                                           Conjunto Imagem:      Im  { y  R /  3  y  1}



1l)
                                       y=2sen(4x)-2                                              Amplitude:   A 2
           0                                                                                     Período:   p   /2
                0          22,5                    45              67,5               90
          -1
                                                                                                 Deslocamento Vertical:   DV   2
          -2
                                                                                                 Deslocamento Horizontal:    DH  zero
          -3

          -4
                                                                                                 Conjunto Imagem:      Im  { y  R /  4  y  0}




1m)
                                      y=3cos(x+p)-1
                                                                                           Amplitude:   A 3
                                       2
                                       1
                                                                                           Período:   p  2
                                        0
            -270    -180        -90    -1 0            90    180     270        360        Deslocamento Vertical:      DV   1
                                       -2
                                       -3
                                                                                           Deslocamento Horizontal:      DH   
                                       -4
                                                                                           Conjunto Imagem:      Im  { y  R /  4  y  2}


1n)
                                y=2sen(x+p/2)+1                                       Amplitude:      A 2

                                                                                                  p  2
                           3
                                                                                      Período:
                           2

                           1
                                                                                      Deslocamento Vertical:     DV  1
                           0
                                                                                      Deslocamento Horizontal:      DH    / 2
          -180      -90         0           90         180    270         360
                           -1
                                                                                      Conjunto Imagem:        Im  { y  R /  1  y  3}
                           -2



                                                                           Página 16 de 17
IFSC / Cálculo I                                                                                                                                             Prof. Júlio César TOMIO

1o)
                                                             y=-cos(2x)-2
                                                                                                                 Amplitude:     A 1
                   -1
                                  0                 45                90              135               180
                                                                                                                 Período:     p 
           -1,5
                                                                                                                 Deslocamento Vertical:        DV   2
                   -2

           -2,5                                                                                                  Deslocamento Horizontal:           DH  zero
                   -3                                                                                            Conjunto Imagem:        Im  { y  R /  3  y  1}



1p)
                                                        y=-3cos(x+p)+1
                                                                                                              Amplitude:      A 3
                                                          4
                                                                                                              Período:   p  2
                                                          3

                                                          2                                                   Deslocamento Vertical:     DV  1
                                                          1
                                                                                                              Deslocamento Horizontal:        DH   
                                                          0
           -270                        -180       -90         0       90        180       270    360
                                                         -1                                                   Conjunto Imagem:        Im  { y  R /  2  y  4}
                                                         -2




3a)
                                                                                  10 de fevereiro de 1990
                                   12,0

                                   10,0           9,90                                           9,90                                                        9,90
           Altura da maré (pés)




                                       8,0
                                                              7,45                    7,45                            7,45                           7,45
                                       6,0

                                       4,0

                                                         2,55                             2,55                    2,55                       2,55
                                       2,0
                                                                           0,10                                                0,10
                                       0,0
                                  -2          0          2        4         6         8         10      12       14      16     18      20      22      24        26

                                                                                                     t (horas)



3b) 9,9pés                         3c) Às 6h e às 18h com altura de 0,1pé                                3d) 12h [discutir significado]             3e) 4,9pés [discutir significado]

                                                                                                       
4) 5 segundos                                                         5)    y  0,5  0,4 cos          t                        6) V – F – V – F
                                                                                                      6 
                                                                                                   3                                               1   
7a)   f ( x)  3  2sen (2 x)                                         7b)    f ( x)  0,1  0,9 cos x                         7c)   f ( x)  sen  x  
                                                                                                   4                                               2   2

                  1    3                                                                                                                                        
7d)   f ( x)  cos x                                               7e)    f ( x)   sen  x                                 7f)   f ( x)  5  3 cos x          
                  2     2                                                                             2                                                           2


                                                   Para refletir: É costume de um tolo, quando erra, queixar-se dos outros. (Sócrates)


                                                                                                 Página 17 de 17

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  • 1. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO Funções Trigonométricas [ou Circulares] ● Introdução: A trigonometria originou-se com parte do estudo dos triângulos. O nome tri-gono-metria significa, de certa forma, medida de figuras com três ângulos [lados] e as primeiras definições de funções trigonométricas foram em ternos de triângulos. No entanto, as funções trigonométricas podem ser definidas usando-se o círculo unitário [trigonométrico], uma definição que as faz periódicas. Muitos processos que ocorrem naturalmente são periódicos também. O nível da água em uma bacia sujeita às mares, a pressão sanguínea em um coração, uma corrente alternada e a posição de moléculas de ar transmitindo uma nota musical variam regularmente. Tais fenômenos, entre outros, são representados por funções trigonométricas, também conhecidas como funções circulares. Baseado no texto da p. 24 do livro: HUGHES-HALLETT, Deborah et al. Cálculo de uma Variável. 3 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004. ● Conceito Inicial: O Círculo Trigonométrico: O Círculo Trigonométrico, também conhecido como circunferência ou ciclo trigonométrico, é uma circunferência de raio unitário, centrada na origem dum sistema de coordenadas cartesianas bidimensional. Nele, foi convencionado que a orientação no sentido anti-horário nos dará a contagem positiva dos ângulos [ou arcos], e conseqüentemente, no sentido horário, os ângulos serão dados como negativos. ● Unidades Angulares: As unidades para ângulo são: o grau [ º ], o radiano [ rad ] e o grado [ gr ]. Vale observar que, no SI [Sistema Internacional de Unidades], a unidade para ângulo plano é o radiano. Das unidades em questão, o radiano é a única que dispensa a utilização de seu símbolo, neste caso “rad”. Assim, no ciclo trigonométrico abaixo, temos as extremidades dos quadrantes indicadas com as 3 unidades angulares mencionadas: Arcos côngruos [ou congruentes] São arcos [ou ângulos] de mesma origem e de mesma extremidade, que  diferem um do outro apenas pelo número de voltas no ciclo 100gr 90º trigonométrico, independente do sentido da orientação. Veja: 10º  370º  730º  1090º   350º  710º  ... Note que: 370º  10º  360º  10º  (1).360º 200gr 0gr 730º  10º  360º  360º  10º  (2).360º 180º 0º 0 1090º  10º  360º  360º  360º  10º  (3).360º  360º   350º  10º  360º  10º  (1).360º 400gr  710º  10º  360º  360º  10º  (2).360º Assim, todo ângulo  tem uma expressão geral do tipo:    0  k .360º , com k 270º  Sendo k o número de voltas e  0 a “1ª determinação positiva”. 300gr Para o caso acima, temos:   10º  k .360º , com k . Em nosso estudo, as unidades angulares mais utilizadas serão o radiano e o grau. Assim, a conversão entre elas pode ser feita através de uma regra de três, usando-se a relação: 180º   rad Observação: A partir do exposto até aqui, é possível indicarmos um ângulo maior que 360º ou mesmo um ângulo negativo; e isso implicará no comportamento periódico das funções trigonométricas que veremos a seguir. Página 1 de 17
  • 2. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO Definição de Radiano: um ângulo de 1 radiano é definido com sendo o ângulo no centro do círculo unitário que limita [determina] um arco de comprimento 1 nesse círculo, medido no sentido anti-horário [Figura 1]. Comprimento do arco = raio Comprimento AP = 1 R=1  = 1 rad Figura 1 Figura 2 [Fonte: Wikipédia] Isso implica que 1 radiano corresponde ao arco com o mesmo comprimento do raio da circunferência em questão [Figura 2]. Notas: a palavra “radiano” remete a palavra raio [radius]. Quando temos a particularidade do raio ser unitário, será indiferente falar em arco ou ângulo. Decorrente disso, podemos calcular o comprimento de qualquer arco  de uma circunferência através do ângulo central , dado em radianos. Assim:   R Definimos como Perímetro ou Comprimento C , uma volta completa na circunferência. A relação acima fica assim adaptada: R C  2  R ● As Relações Trigonométricas no Círculo Trigonométrico Unitário Os valores de sen  serão medidos no “eixo x” do sistema cartesiano ortogonal associado e os valores de cos  serão medidos no “eixo y”. Os valores de tg  serão medidos num eixo vertical tangente à circunferência trigonométrica na origem os arcos. sen tg cosec cotg cos sec Os valores de secante [sec] e cossecante [cosec] de um ângulo serão medidos nos eixos “x” e “y”, respectivamente, e os valores da cotangente [cotg] de um ângulo serão medidos num eixo horizontal tangente à circunferência trigonométrica. Página 2 de 17
  • 3. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO Seno de um Ângulo : O seno de um ângulo  é a medida do segmento de reta que liga a origem do sistema cartesiano [ponto O] com a projeção ortogonal da extremidade “P” do arco de  sobre o eixo “y” [ponto M]. Veja os quatros possíveis casos a seguir com arcos em cada um dos quadrantes. 1º Quadrante 2º Quadrante OM  sen θ Note que: sen θ   sen ( θ) 3º Quadrante 4º Quadrante OM  sen θ Observação: É importante verificar que o seno de um ângulo  qualquer estará sempre compreendido no intervalo:  1  sen   1 Cosseno de um Ângulo : O cosseno de um ângulo  é a medida do segmento de reta que liga a origem do sistema cartesiano [ponto O] com a projeção ortogonal da extremidade “P” do arco de  sobre o eixo “x” [ponto M]. Veja os quatros possíveis casos a seguir com arcos em cada um dos quadrantes. 1º Quadrante 2º Quadrante ON  cos θ Note que: cos θ  cos( θ) Página 3 de 17
  • 4. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO 3º Quadrante 4º Quadrante ON  cos θ Observação: É importante verificar que o cosseno de um ângulo  qualquer estará sempre compreendido no intervalo:  1  cos   1 Tangente de um Ângulo : A tangente de um ângulo  é a medida do segmento de reta que liga a origem do ciclo trigonométrico [ponto A] com a intersecção [ponto T] da reta que passa pela origem do sistema cartesiano e pela extremidade “P” do arco de . Veja os quatros possíveis casos a seguir com arcos em cada um dos quadrantes. 1º Quadrante 2º Quadrante AT = tgθ Note que: tgθ   tg ( θ) 3º Quadrante 4º Quadrante AT = tgθ Observação: É importante notar que a tangente de um ângulo  só existirá se:   90º  k.180º com k Z . Considerando o exposto acima, a tg θ pode assumir qualquer valor real, ou seja:    tgθ    Página 4 de 17
  • 5. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO A Relação Fundamental da Trigonometria: sen 2  cos2   1 Podemos deduzi-la facilmente através do círculo trigonométrico. Veja: 1 sen    cos  Aplicando o teorema de Pitágoras no triângulo acima, temos: (hip) 2  (cat) 2  (cat) 2 (1) 2  ( sen  ) 2  (cos ) 2  sen 2  cos2   1 Alguns Valores Trigonométricos: Para sua observação, na tabela abaixo apresentamos alguns valores trigonométricos, além dos já vistos anteriormente. 0º 30º 45º 60º 90º 120º 135º 150º 180º 270º 360º 1 2 3 3 2 1 sen 0 1 0 1 0 sen 2 2 2 2 2 2 1 1 cos 1 3 2 0   2  3 1 0 1 cos 2 2 2 2 2 2 tg 0 3 1 3 ∄  3 1  3 0 ∄ 0 tg 3 3 Nota: experimente encontrar alguns dos valores trigonométricos em sua calculadora científica! Uma Animação na Web! Em http://mat.absolutamente.net/ra_c_tri.html você poderá “interagir” com um círculo trigonométrico para observar a variação dos valores de seno, cosseno e tangente de um ângulo qualquer. Secante, Cossecante e Cotangente de um Ângulo : Veja abaixo as relações para um ângulo no 1º quadrante. A interpretação para os demais quadrantes fica a cargo do leitor. OS = sec θ OC = cosec θ BQ = cotg θ  É importante notar que a secante de um ângulo  só existirá se:   90º  k.180º com k  Z . Considerando o exposto acima, a sec θ terá variação: sec θ  1 ou sec θ  1  É importante notar que a cossecante de um ângulo  só existirá se:   0º  k.180º com k  Z . Considerando o exposto acima, a cosec θ terá variação: cosec θ  1 ou cosecθ  1  É importante notar que a cotangente de um ângulo  só existirá se:   0º  k.180º com k  Z . Considerando o exposto acima, a cotg θ pode assumir qualquer valor real, ou seja:    cotgθ    Página 5 de 17
  • 6. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO Resumo das variações dos sinais das funções nos quadrantes 1o Q 2o Q 3o Q 4o Q Seno + + – – Cosseno + – – + Tangente + – + – Cotangente + – + – Secante + – – + Cossecante + + – – Funções com Sinais Positivos nos Quadrantes! sen todas cosec tg cos cotg sec  Mais Relações: Podemos relacionar algumas funções trigonométricas entre si. Então segue abaixo, outras relações trigonométricas para um arco qualquer x . Incluímos nessa lista, a relação fundamental da trigonometria [vista anteriormente] como lembrete. sen x 1 1 1 cos x sen 2 x  cos2 x  1 tg x  sec x  cosec x  cotg x   cos x cos x sen x tg x sen x sec 2 x  1  tg 2 x cosec2 x  1  cotg2 x ● Algumas Aplicações de Funções Trigonométricas Variação Angular de Movimento: A variação do ângulo “Y” em relação ao tempo “t” (em segundos) de uma corrida “leve” pode ser dada por:   8  3  Y  sen    t   9  3  4  Fonte: GIOVANNI, J. R.; BONJORNO, J. R. Matemática: uma nova abordagem. Vol. 2. 1. ed. São Paulo: FTD, 2000. Insolação Diária: O modelo matemático que indica o número de horas do dia, com luz solar “L”, de uma determinada cidade norte americana, “t” dias após 1º de Janeiro é:  2  L( t )  12  2,8 sen  ( t  80)  365  Fonte: J. Stewart – Cálculo Vol. 1 – p. 34 Página 6 de 17
  • 7. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO O Processo Respiratório: Em um modelo para descrever o processo respiratório, considera-se que o fluxo de ar “F” na traquéia, em ambos os sentidos (inspiração e expiração), e a pressão interpleural “P” (pressão existente na caixa torácica produzida pelo diafragma e por músculos intercostais) são funções periódicas do tempo “t”, havendo entre elas uma diferença de fase. Essas funções são descritas, para t > 0, em que “k”, “A”, “B” e “C” são constantes reais positivas e “ß” é a freqüência respiratória, por: F(t) = A.sen (ß.t) com P(t)= C – B.F(t + k/ß) Densidade do Ar: O modelo matemático desenvolvido pelo pesquisador brasileiro Prof. César Monteiro de Barros, determina a densidade do ar  (em kg/m3) em função da altitude H , em metros, para um limite de até 30.000 m de altitude.   1,58   sen (1,000131914 ) 29349H  0,876 ● Funções Trigonométricas – Definições Funções Trigonométricas [ou Circulares] são funções que possuem pelo menos uma das relações trigonométricas estudas anteriormente. Nosso estudo ficará concentrado em modelos específicos de funções que envolvem somente o seno ou o cosseno de um ângulo. FUNÇÃO SENO Definição: É uma função do tipo f : D   , tal que: f ( x)  sen x . Representação Gráfica: p  2 Características: Domínio: D Conjunto Imagem: Im   1 , 1    y   | 1  y  1 Alguns Conceitos Associados: Amplitude [ A ] é a metade da distância entre o valor máximo e mínimo da função (se existirem). Período [ p ] é o espaço [ou menor tempo] necessário para que a função execute um ciclo completo. Assim, na função f ( x)  sen x temos que a Amplitude é: A 1 e o período é: p  2 . Nota: Funções que possuem período [e que por isso formam ciclos repetidos] são chamadas de funções periódicas. Página 7 de 17
  • 8. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO FUNÇÃO COSSENO Definição: É uma função do tipo f : D   , tal que: f ( x)  cos x . Representação Gráfica: p  2 x Características: Domínio: D Conjunto Imagem: Im   1 , 1    y   | 1  y  1 Amplitude: A 1 Período: p  2 Note que, se “deslocarmos horizontalmente” o gráfico da função y  cos x em  / 2 rad , esse novo gráfico ficará idêntico ao gráfico da função y  sen x . Por esse motivo, gráficos que têm a forma de uma curva seno ou cosseno são chamados de senoidais. Podemos ainda dizer que a DIFERENÇA DE FASE entre y  sen x e y  cos x é  / 2 . FUNÇÃO TANGENTE Definição: É uma função do tipo f : D   , tal que: f ( x)  tg x . Representação Gráfica: p=    Assíntota Vertical Características:    Domínio: D   x   / x   k , com k  Z  Conjunto Imagem: Im    2  Amplitude: não tem. Período: p     A função f ( x)  tg x tem assíntotas verticais em  x   k , com k  Z  .  2  Página 8 de 17
  • 9. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO Observações:  Pesquise e reflita sobre a representação gráfica das funções y  sec x , y  cosec x e y  cotgx .  As funções trigonométricas, considerando certas restrições, possuem inversa. As funções y  sen x e y  cos x , por exemplo, têm como inversas: y  arc sen x e y  arc cos x , respectivamente. [Procure saber mais!]  Nas calculadoras científicas mais comuns encontraremos as funções inversas arc sen e arc cos , por exemplo, representadas por sen e cos , respectivamente. Esta última representação [com expoente (–1)] é apenas um padrão -1 -1 de simplificação, muito provavelmente de origem norte-americana. ● Variando Parâmetros das Funções Circulares Vamos estudar o comportamento gráfico da função circular SENO, através da variação dos parâmetros: Amplitude, Período, Deslocamento Vertical e Descolamento Horizontal (fase). O raciocínio é análogo para o comportamento da função COSSENO. Variação da Amplitude: Representando esses mesmos gráficos, porém agora, apresentando-os em um único período, temos: Variação do Período: Página 9 de 17
  • 10. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO Representando esses mesmos gráficos, porém agora, apresentando-os em um único período, temos: Deslocamento Vertical: Representando esses mesmos gráficos, porém agora, apresentando-os em um único período, temos: Fique Ligado! Observe as notações abaixo: sen ( x  2)  sen x  2 pois sen x  2  2  sen x Deslocamento Horizontal (diferença de fase): Página 10 de 17
  • 11. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO Representando esses mesmos gráficos, porém agora, apresentando-os em um único período, temos:   Observação: cos x  sen  x    2 Nota: Os gráficos das “variações” aqui apresentados foram retirados do artigo: Função Trigonométrica: Um Enfoque Aplicado ao Ensino Técnico, de autoria das Professoras Maristela de Quadros Albé e Rosane Maria Jardim Filippsen. ● Função Periódica Genérica [ou Generalizada]: Agora, podemos escrever uma função periódica generalizada: f ( x)  a  b  sen (cx  d ) ou f ( x)  a  b  cos (cx  d ) Sendo que: 2 d Amplitude: A |b| Período: p Desloc. Horizontal: DH  Desloc. Vertical: DV  a |c| c Transformações Trigonométricas para Arcos: Tais transformações apresentadas abaixo, não farão parte de nosso estudo neste momento. Entretanto, torna-se oportuno apresentá-las agora. Procure relembrar e aprender um pouco mais! tga  tgb sen (a  b)  sena  cosb  senb  cos a cos (a  b)  cos a  cosb  sena  senb tg (a  b)  1  tga  tgb 2  tg a sen 2a  2  sena  cos a cos 2a  cos2 a  sen 2 a tg 2a  1  tg 2a a 1  cos a a 1  cos a a 1  cos a sen       cos       tg       2 2 2 2 2 1  cos a a b a b sen a  sen b  2  sen     cos      Para Descontrair!  2   2   a b   ab  sen a  sen b  2  sen     cos       2   2   ab   a b  cos a  cos b  2  cos     cos       2   2  a b a b cos a  cos b  2  sen     sen       2   2  Agora, para refletir... Não se pode transformar o que não se aceita. (Jung) Página 11 de 17
  • 12. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO EXERCÍCIOS – Funções Trigonométricas [ou Circulares] 1) Esboce o gráfico das funções dadas a seguir, indicando para cada caso, a amplitude, o período, os deslocamentos e também o conjunto Imagem. [Obs.: não é necessário representar mais que um período da função dada] a) f(x) = 3.sen(x) i) y = 2.sen(x + ) b) f(x) = –3.sen(x) j) y = ½(cos 3x) + 1 c) f(t) = 5.cos(t) k) y = – 2 + cos(t/4) d) f(t) = –5.cos(t) l) y = – 2 + 2.sen(4x) e) y = 1 + sen(x) m) y = 3.cos(x + ) – 1 f) y = cos(x/2) n) y = 1+ 2.sen(x + /2) g) y = sen(5x) + 1 o) y = – cos(2t) – 2 h) y = sen(x + ) p) y = 1 – 3.cos(x + ) 2) Com base no círculo trigonométrico ao lado, determine os valores pedidos a seguir. a) sen 30º = _________ i) sen 270º = _________ b) cos 60º = _________ j) cos 270º = _________ c) sen 150º = _________ k) sen (–90º) = _________ d) cos 150º = _________ l) cos (–90º) = _________ e) sen 90º = _________ m) sen 315º = _________ f) cos 90º = _________ n) sen (–45º) = _________ g) sen 210º = _________ o) cos 315º = _________ h) cos 210º = _________ p) cos (–45º) = _________ Observação: Confira as respostas em sua calculadora científica! 3) Em 10 de fevereiro de 1990, a maré alta numa determinada cidade foi à meia noite. A altura de água no porto é uma função periódica, pois oscila regularmente entre maré alta e baixa. A altura (em pés) é aproximada pela fórmula:   y  5  4,9 cos t  , onde “t” é o tempo em horas desde a meia noite de 10 de fevereiro de 1990. 6  a) Esboce um gráfico dessa função em 10 de fevereiro de 1990 [de t = 0 até t = 24h] b) Qual era a altura da água à maré alta? c) Quando foi a maré baixa e qual era a altura da água nesse momento? d) Qual é o período desta função e o que ele representa em termos das marés? e) Qual é a amplitude desta função e o que ela representa em termos das marés? 4) (UCS) Nossa respiração é um fenômeno cíclico, com períodos alternados de inspiração e expiração. Em um determinado adulto, a velocidade do ar nos pulmões em função do tempo, em segundos, decorrido a partir do início de uma inspiração é  2 t  dada pela equação v(t )  0,5  sen   . Determine o tempo do ciclo respiratório completo desse adulto [em segundos].  5  5) Num certo lugar, as marés altas ocorrem à 0 h e às 12 h com altitude de 0,9 m , enquanto que as marés baixas ocorrem às 6 h e às 18 h com altitude de 0,1 m . Nessas condições, qual a função que descreve a altitude do mar [em metros] em relação ao horário “t”, em horas? Página 12 de 17
  • 13. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO 6) Quando uma onda senoidal se propaga em uma corda, sua fonte realiza, na vertical, um movimento harmônico simples e tem sua posição y , em função do tempo t , dada pela lei y(t )  A  cos(  .t ) , em que A é a amplitude,  é a fase inicial e  é a pulsação do movimento. Sabendo que uma onda se propaga de acordo com a equação     y (t )  3  cos 2  t  , analise as sentenças abaixo assinalando [V] para as afirmações verdadeiras e [F] para as falsas.   4  ( ) A amplitude é igual a 3. ( ) A fase inicial é igual a /4. ( ) A pulsação da onda é igual a 2. ( ) A posição da vertical da onda é 2, para o tempo decorrido de 3/2. 7) Determine a função geradora de cada um dos gráficos dados a seguir: Página 13 de 17
  • 14. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO 8) Utilizando como referência o triângulo ao lado, mostre que a tangente de um ângulo pode ser calculada através da divisão do seno pelo cosseno do a  sen x c mesmo ângulo, ou seja: tg x  . cos x  b RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS – RESPOSTAS NOTA: Alguns dos gráficos apresentados a seguir contêm “deformidades” na sua curvatura! 1a) y = 3 sen x Amplitude: A 3 3 Período: p  2 2 1 Deslocamento Vertical: DV  zero 0 -1 0 90 180 270 360 Deslocamento Horizontal: DH  zero -2 -3 Conjunto Imagem: Im  { y  R /  3  y  3} 1b) y = -3 sen x Amplitude: A 3 3 Período: p  2 2 1 Deslocamento Vertical: DV  zero 0 -1 0 90 180 270 360 Deslocamento Horizontal: DH  zero -2 -3 Conjunto Imagem: Im  { y  R /  3  y  3} 1c) y = 5 cos t Amplitude: A 5 5 4 Período: p  2 3 2 1 Deslocamento Vertical: DV  zero 0 -1 0 -2 90 180 270 360 Deslocamento Horizontal: DH  zero -3 -4 -5 Conjunto Imagem: Im  { y  R /  5  y  5} 1d) y = -5 cos t Amplitude: A 5 5 4 Período: p  2 3 2 1 Deslocamento Vertical: DV  zero 0 -1 0 90 180 270 360 -2 -3 Deslocamento Horizontal: DH  zero -4 -5 Conjunto Imagem: Im  { y  R /  5  y  5} Página 14 de 17
  • 15. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO 1e) y = sen (x) + 1 Amplitude: A 1 2 Período: p  2 1 Deslocamento Vertical: DV  1 0 0 90 180 270 360 Deslocamento Horizontal: DH  zero -1 -2 Conjunto Imagem: Im  { y  R / 0  y  2 } 1f) y = cos(x/2) Amplitude: A 1 1 Período: p  4 0,5 Deslocamento Vertical: DV  zero 0 -0,5 0 180 360 540 720 Deslocamento Horizontal: DH  zero -1 Conjunto Imagem: Im  { y  R /  1  y  1} 1g) y=sen(5x)+1 Amplitude: A 1 2 Período: p  2 / 5 1,5 1 Deslocamento Vertical: DV  1 0,5 0 Deslocamento Horizontal: DH  zero -0,5 0 18 36 54 72 -1 Conjunto Imagem: Im  { y  R / 0  y  2 } 1h) y=sen(x+p) Amplitude: A 1 1 Período: p  2 0,5 Deslocamento Vertical: DV  zero 0 -270 -180 -90 -0,5 0 90 180 270 360 Deslocamento Horizontal: DH    -1 Conjunto Imagem: Im  { y  R /  1  y  1} 1i) y=2 sen(x+p) Amplitude: A 2 2 Período: p  2 1 Deslocamento Vertical: DV  zero 0 DH    -270 -180 -90 0 90 180 270 360 -1 Deslocamento Horizontal: -2 Conjunto Imagem: Im  { y  R /  2  y  2} Página 15 de 17
  • 16. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO 1j) y=0,5(cos3x)+1 Amplitude: A  1/ 2 p  2 / 3 1,5 Período: 1 0,5 Deslocamento Vertical: DV  1 0 -0,5 0 30 60 90 120 Deslocamento Horizontal: DH  zero -1 -1,5 Conjunto Imagem: Im  { y  R / 1/ 2  y  3 / 2} 1k) y=(cosx/4)-2 Amplitude: A 1 0 -0,5 0 360 720 1080 1440 Período: p  8 -1 Deslocamento Vertical: DV   2 -1,5 -2 Deslocamento Horizontal: DH  zero -2,5 -3 Conjunto Imagem: Im  { y  R /  3  y  1} 1l) y=2sen(4x)-2 Amplitude: A 2 0 Período: p   /2 0 22,5 45 67,5 90 -1 Deslocamento Vertical: DV   2 -2 Deslocamento Horizontal: DH  zero -3 -4 Conjunto Imagem: Im  { y  R /  4  y  0} 1m) y=3cos(x+p)-1 Amplitude: A 3 2 1 Período: p  2 0 -270 -180 -90 -1 0 90 180 270 360 Deslocamento Vertical: DV   1 -2 -3 Deslocamento Horizontal: DH    -4 Conjunto Imagem: Im  { y  R /  4  y  2} 1n) y=2sen(x+p/2)+1 Amplitude: A 2 p  2 3 Período: 2 1 Deslocamento Vertical: DV  1 0 Deslocamento Horizontal: DH    / 2 -180 -90 0 90 180 270 360 -1 Conjunto Imagem: Im  { y  R /  1  y  3} -2 Página 16 de 17
  • 17. IFSC / Cálculo I Prof. Júlio César TOMIO 1o) y=-cos(2x)-2 Amplitude: A 1 -1 0 45 90 135 180 Período: p  -1,5 Deslocamento Vertical: DV   2 -2 -2,5 Deslocamento Horizontal: DH  zero -3 Conjunto Imagem: Im  { y  R /  3  y  1} 1p) y=-3cos(x+p)+1 Amplitude: A 3 4 Período: p  2 3 2 Deslocamento Vertical: DV  1 1 Deslocamento Horizontal: DH    0 -270 -180 -90 0 90 180 270 360 -1 Conjunto Imagem: Im  { y  R /  2  y  4} -2 3a) 10 de fevereiro de 1990 12,0 10,0 9,90 9,90 9,90 Altura da maré (pés) 8,0 7,45 7,45 7,45 7,45 6,0 4,0 2,55 2,55 2,55 2,55 2,0 0,10 0,10 0,0 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 t (horas) 3b) 9,9pés 3c) Às 6h e às 18h com altura de 0,1pé 3d) 12h [discutir significado] 3e) 4,9pés [discutir significado]   4) 5 segundos 5) y  0,5  0,4 cos t 6) V – F – V – F 6  3  1  7a) f ( x)  3  2sen (2 x) 7b) f ( x)  0,1  0,9 cos x    7c) f ( x)  sen  x   4  2 2 1 3      7d) f ( x)  cos x   7e) f ( x)   sen  x   7f) f ( x)  5  3 cos x   2 2   2  2 Para refletir: É costume de um tolo, quando erra, queixar-se dos outros. (Sócrates) Página 17 de 17