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Universidade Estadual de Maringá - Departamento de Matemática 
Cálculo Diferencial e Integral: um KIT de Sobrevivência 

c Publicação Eletrônica do KIT http://www.dma.uem.br/kit 
Introdução à Trigonometria 1 
Doherty Andrade 
Universidade Estadual de Maringá-DMA 
87020-900 Maringá-PR, Brazil 
Sumário 
1 Introdução: definições e fatos básicos 3 
2 Números trigonométricos de um número real t 3 
3 Fórmulas Básicas 4 
4 Valores relacionados 5 
4.1 Valores suplementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 
4.2 Valores complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 
4.3 Valores opostos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 
4.4 Valores anti-suplementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 
5 O triângulo retângulo 6 
6 Área de um triângulo 7 
7 Regra do Seno 8 
8 Expressões homogêneas em a, b e c 8 
9 Regra do cosseno 8 
10 Funções trigonométricas 9 
10.1 A função seno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 
10.2 A função cosseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 
10.3 A função tangente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 
11 A função cotangente 10 
1doherty@uem.br Copyright R
 2000 Doherty Andrade. The document, may be used, copied and 
distributed freely, entire and intact, but may not be distributed in an altered form. If you want to 
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c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 2 
12 Funções trigonométricas inversas 11 
12.1 A função arco seno: arcsin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 
12.2 A função arco cosseno: arccos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 
12.3 A função arco tangente: arctan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 
12.4 A função arco cotangente: accot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 
13 Fórmulas de soma 12 
13.1 cos(u + v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 
13.2 cos(u − v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 
13.3 sin(u − v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 
13.4 sin(u + v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 
13.5 tan(u + v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 
13.6 tan(u − v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 
13.7 sin(2u) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 
13.8 cos(2u) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 
13.9 tan(2u) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 
14 Fórmulas de Carnot 15 
15 t-fórmulas 15 
16 Equações trigonométricas 15 
16.1 Equações básicas cos(u) = cos(v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 
16.2 sin(u) = sin(v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 
16.3 tan(u) = tan(v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 
16.4 cot(u) =cot(v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 
17 Reduzindo a equações básicas 16 
17.1 Exemplo 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 
17.2 Exemplo 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 
17.3 Usando uma variável adicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 
17.4 Exemplo 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 
18 Usando fatoração 17 
18.1 Exemplo 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 
18.2 Exemplo 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 
18.3 Exemplo 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 3 
1 Introdução: definições e fatos básicos 
Círculo trigonométrico e ângulos: tomemos um sistema de eixos ortogonais XOY , 
onde O é a origem. Um círculo de centro O e raio r = 1 é chamado um círculo 
trigonométrico ou um círculo unitário. 
Percorrer o círculo no sentido anti-horário é a orientação positiva na trigonometria. 
Ângulos são medidos iniciando no eixo dos x. As duas unidades de medidas de ângulos 
mais usadas são o grau (em inglês degree) e o radiano. 
2 radianos. Aqui usaremos mais fre-quentemente 
Um ângulo reto mede 90 graus que equivale a  
a medida de ângulos em radianos. 
A cada número real t corresponde a exatamente um ângulo, e a um ponto sobre o 
círculo, quando iniciamos a medida a partir do eixo dos x. Chamamos este ponto de a 
imagem de t. Veja a figura 1. 
Figura 1: Círculo trigonométrico 
Exemplos: 
(a) a  
6 corresponde o ângulo t e o ponto P sobre o círculo. 
(b) a − 
2 corresponde o ângulo u e o ponto Q sobre o círculo. 
2 Números trigonométricos de um número real t 
A t radianos corresponde exatamente um ponto P sobre o círculo unitário 
• À coordenada x de P é chamada de cosseno de t. Escrevemos cos(t). 
• À coordenada y de P é chamada de seno de t. Escrevemos sin(t). 
• Ao número sin(t) 
cos(t) chamamos a tangente de t. Escrevemos tan(t). 
• Ao número cos(t) 
sin(t) chamamos a cotangente de t. Escrevemos cot(t). 
cos(t) chamamos a secante de t. Escrevemos sec(t). 
• Ao número 1 
• Ao número 1 
sin(t) chamamos a cossecante de t. Escrevemos csc(t).
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 4 
A reta dada pela equação sin(t).x − cos(t).y = 0 passa pela origem O e pelo ponto 
P = (cos(t), sin(t)). Então a reta é a reta OP. Nesta reta tomamos o ponto de interseção 
S = (1, a) com a reta vertical x = 1. É fácil resolver o sistema e obter que a = tan(t). 
Assim, tan(t) é a y-coordenada do ponto S. Veja a figura 2. 
Figura 2: A tangente 
Analogamente, a interseção da reta horizontal y = 1 com a reta OP é o ponto S′ = 
(b, 1). Resolvendo, vemos que b é a x-coordenada do ponto. Assim, cot(t) é a x-coordenada 
do ponto S′. 
3 Fórmulas Básicas 
A t radianos corresponde exatamente um ponto P = (cos(t), sin(t)) sobre o círculo 
unitário. O quadrado da distância [OP] é igual a 1. Calculando esta distância, usando as 
coordenadas de P, temos para cada t a seguinte igualdade 
cos2(t) + sin2(t) = 1. 
Dividindo a igualdade acima por cos2(t), obtemos 
1 + tan2(t) = 
1 
cos2(t) 
= sec2(t). 
Analogamente, 
1 + cot2(t) = 
1 
sin2(t) 
= csc2(t). 
Resumindo, já obtivemos as seguintes relações: 
cos2(t) + sin2(t) = 1 (1) 
1 + tan2(t) = sec2(t) (2) 
1 + cot2(t) = csc2(t). (3)
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 5 
4 Valores relacionados 
4.1 Valores suplementares 
Dizemos que t e t′ são valores suplementares se, e somente se, t + t′ = . 
Com ajuda do círculo unitário vemos que os pontos imagens correspondentes são 
simétricos com relação ao eixo dos Y . Portanto, temos: 
Se t e t′ são valores suplementares, então: 
sin(t) = sin(t′) (4) 
cos(t) = −cos(t′) (5) 
tan(t) = −tan(t′) (6) 
cot(t) = −cot(t′). (7) 
4.2 Valores complementares 
Dizemos que t e t′ são complementares se, e somente se, t + t′ =  
2 . 
Os pontos imagens correspondentes sobre o círculo unitário são simétricos com relação 
a reta y = x. 
Portanto, se t e t′ são complementares, então: 
sin(t) = cos(t′) (8) 
cos(t) = sin(t′) (9) 
tan(t) = cot(t′) (10) 
cot(t) = tan(t′). (11) 
4.3 Valores opostos 
Dizemos que t e t′ são valores opostos se, e somente se, t + t′ = 0. 
Neste caso, os pontos imagens correspondentes são simétricos com relação ao eixo dos 
X. 
Portanto, se t e t′ são valores opostos, então: 
sin(t) = −sin(t′) (12) 
cos(t) = cos(t′) (13) 
tan(t) = −tan(t′) (14) 
cot(t) = −cot(t′). (15) 
4.4 Valores anti-suplementares 
Dizemos que t e t′ são anti-suplementares se, e somente se, t − t′ = . 
Os pontos imagens correspondentes são simétricos com relação a origem O . 
Portanto, se t e t′ são anti-suplementares, então:
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 6 
sin(t) = −sin(t′) (16) 
cos(t) = −cos(t′) (17) 
tan(t) = tan(t′) (18) 
cot(t) = cot(t′). (19) 
5 O triângulo retângulo 
Um triângulo é dito retângulo se ele tem um ângulo reto. É fácil ver que um triângulo só 
pode ter um ângulo reto. 
Consideremos o triângulo ABC com ângulo reto em A. Tomemos o ponto B como 
centro do círculo trigonométrico. Veja a figura 3. 
Figura 3: Triângulo retângulo 
Os lados AB e AC são chamados catetos e BC é chamado a hipotenusa. As distâncias 
|AC| e |AB| são usualmente denotadas por b e c, respectivamente. Por a denotamos a 
medida da hipotenusa BC. 
Da figura vemos que sin(ˆB 
), cos(ˆB 
) e 1 são diretamente proporcionais a b, c e a, re-spectivamente 
. Assim, temos: 
sin(ˆB 
) 
b 
= 
cos(ˆB 
) 
c 
= 
1 
a 
, (20) 
o que implica que 
sin(ˆB 
) = 
b 
a 
(21) 
cos(ˆB 
) = 
c 
a 
(22) 
tan(ˆB 
) = 
b 
c 
. (23)
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 7 
Como os ângulos B e C são complementares, temos: 
cos( ˆ C) = 
b 
a 
(24) 
sin( ˆ C) = 
c 
a 
(25) 
tan( ˆ C) = 
c 
b 
. (26) 
Em todo triângulo retângulo ABC, com ângulo reto em A, temos: 
sin(ˆB 
) = 
b 
a 
, cateto oposto sobre hipotenusa (27) 
cos(ˆB 
) = 
c 
a 
, cateto adjacente sobre hipotenusa (28) 
tan(ˆB 
) = 
b 
c 
, cateto oposto sobre cateto adjacente (29) 
cos( ˆ C) = 
b 
a 
, cateto adjacente sobre hipotenusa (30) 
sin( ˆ C) = 
c 
a 
, cateto oposto sobre hipotenusa (31) 
tan( ˆ C) = 
c 
b 
, cateto oposto sobre cateto adjacente.. (32) 
6 Área de um triângulo 
A área do triângulo é dada pelo semi produto das medidas da base pela sua altura, isto 
é, 
A = 
ah 
2 
. 
Veja a figura 4. 
Figura 4: Área de um triângulo 
c . E assim a sua altura é h = c. sin(ˆB 
No triângulo retângulo BAH, temos sin(ˆB 
) = h 
). 
A altura do triângulo BAH e BAC é a mesma. Portanto, a área do triângulo BAC é 
a.c. sin(ˆB 
) 
2 
.
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 8 
Do mesmo modo, temos que área do triângulo também é dada por 
b.c. sin(A) 
2 
= 
a.b. sin( ˆ C) 
2 
. 
A área do triângulo ABC é dada por 
a.c. sin(ˆB 
) 
2 
ou por 
b.c. sin(Aˆ) 
2 
ou por 
a.b. sin( ˆ C) 
2 
. 
7 Regra do Seno 
No triângulo ABC temos que a área é 
a.c. sin(ˆB 
) 
2 
= 
b.c. sin(Aˆ) 
2 
= 
a.b. sin( ˆ C) 
2 
. 
Simplificando temos, 
a.c. sin(ˆB 
) = b.c. sin(Aˆ) = a.b. sin(Cˆ), 
dividindo por a.b.c, obtemos que em qualquer triângulo ABC temos: 
a 
sin(Aˆ) 
= 
b 
sin(ˆB 
) 
= 
c 
sin( ˆ C) 
. (33) 
Esta fórmula é chamada de regra do seno (ou lei dos senos) no triângulo ABC. Seja 
R o raio do círculo de centro O que passa pelos pontos A,B e C. Seja B′ o segundo 
ponto de interseção de BO e o círculo. O ângulo B′ no triângulo BB′C é igual a A. No 
triângulo retângulo BB′C vemos que a = 2Rsin(ˆB 
′) = 2Rsin(Aˆ). Assim, as frações na 
lei dos senos são iguais a 2R. 
8 Expressões homogêneas em a, b e c 
Se uma expressão entre os lados de um triângulo é homogênea em a, b e c temos uma 
expressão equivalente substituindo a, b e c por sin( ˆ A), sin(ˆB 
), sin( ˆ C). 
Exemplo: Num triângulo 
b. sin(Aˆ − Cˆ) = 3.c. cos(Aˆ + Cˆ) 
é equivalente a 
sin(ˆB 
). sin(Aˆ − Cˆ) = 3. sin(Cˆ). cos(Aˆ + Cˆ). 
9 Regra do cosseno 
Em todo triângulo ABC temos 
a2 = b2 + c2 − 2bc cos(Aˆ) (34) 
b2 = c2 + a2 − 2ca cos(ˆB 
) (35) 
c2 = a2 + b2 − 2ab cos( ˆ C). (36)
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 9 
10 Funções trigonométricas 
10.1 A função seno 
A função definida por: 
sin : R → R 
x7→ sin(x) 
é chamada a função seno. 
A imagem desta função é o intervalo fechado [−1, 1] e o seu período é 2. Veja o seu 
gráfico na figura 5, desenhado apenas no intervalo [0, 2]. 
Figura 5: Função seno 
10.2 A função cosseno 
A função cosseno é definida por: 
cos : R → R 
x7→ cos(x) 
A imagem da função cosseno é o intervalo [−1, 1] e seu período 2. Veja o seu gráfico na 
figura 6, desenhado apenas no intervalo [0, 2]. 
Figura 6: Função cosseno
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 10 
10.3 A função tangente 
A função tangente é definida por: 
tan : R − S → R 
x7→ tan(x) 
onde S = {x; x =  
2 + k, k ∈ Z}. 
Agora, o seu período é . Note que a função tangente não está definida em x =  
2 +k, 
onde k é um inteiro. 
A sua imagem é R. Veja o seu gráfico na figura 7, desenhado apenas no intervalo [0, ]. 
Figura 7: Função tangente Figura 8: Função cotangente 
11 A função cotangente 
É a função definida por: 
cot : R − S → R 
x7→ cot(x) 
onde S = {x; x = k, k ∈ Z}. 
O seu período é . Note que cot(x) não está definida em x = k, onde k é um inteiro. 
A imagem da função cot é R. Veja o seu gráfico na figura 8, desenhado apenas no 
intervalo [0, ].
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 11 
12 Funções trigonométricas inversas 
12.1 A função arco seno: arcsin 
Restringimos o domínio da função seno ao intervalo [− 
2 ,  
2 ]. Agora esta restrição é uma 
função invertível, pois cada valor x na imagem [−1, 1] tem exatamente um ponto t em 
[− 
2 ,  
2 ] tal que sin(t) = x. 
A função inversa desta restrição é chamada de função arco seno. Escrevemos arcsin(x). 
O gráfico de y = arcsin(x) é a reflexão em torno da reta y = x do gráfico da função 
seno restrita ao intervalo [− 
2 ,  
2 ]. 
O seu domínio é [−1, 1] e a sua imagem é [− 
2 ,  
2 ]. 
Veja o seu gráfico na figura 9, desenhado apenas nos intervalos apropriados. 
Figura 9: seno e arcosseno Figura 10: arcsin(x) 
12.2 A função arco cosseno: arccos 
Restringimos o domínio da função cosseno ao intervalo [0, ]. Esta restrição é invertível, 
pois para cada valor x da imagem [−1, 1] existe exatamente um t no intervalo [0, ] tal 
que cos(t) = x. 
A função inversa da restrição da função cosseno é chamada de função arccosseno. 
Escrevemos arccos. 
O gráfico de y = arccos(x) é a reflexão do gráfico da restrição do cosseno com relação 
a reta y = x. 
O domínio é [−1, 1] e sua imagem é [0, ]. 
12.3 A função arco tangente: arctan 
Restringimos o domínio da função tangente ao intervalo aberto (− 
2 ,  
2 ). Retiramos os 
extremos do intervalo para o denominador não se anular. Agora esta restrição é invertível
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 12 
porque para cada valor x da imagem, existe um único t em (− 
2 ,  
2 ) tal que tan(t) = x. A 
função inversa da restrição da tangente é chamada de função arco tangente. Escrevemos 
arctan(x). 
O gráfico de y = arctan(x) é dado pela reflexão do gráfico da restrição da tangente 
2 ,  
2 ). 
com relação a reta y = x. O domínio é R e sua imagem é (− 
Veja o seu gráfico na figura 11, desenhado apenas no intervalo [0, ]. 
Figura 11: Função arcotangente 
12.4 A função arco cotangente: accot 
Restringimos o domínio da função cotangente ao intervalo (0, ). Agora esta restrição é 
invertível, pois cada valor da imagem corresponde a exatamente um ponto do domínio. A 
função inversa desta restrição da cotangente é chamada função arco cotangente. Escreve-mos 
arccot(x). 
O gráfico de y = arccot(x) é dado pela reflexão do gráfico da restrição da cotangente 
com relação a reta y = x. O domínio de R e a imagem é (0, ). 
13 Fórmulas de soma 
13.1 cos(u + v) 
cos(u + v) = cos(u). cos(v) − sin(u). sin(v). 
Vamos dar uma prova elementar dessa fórmula da soma. 
Consideremos dois ângulos a e b. Tomemos os pontos P e B, sobre o círculo trigonométrico, 
como indicados na figura 12. Vamos calcular a distância entre P e B. Tomemos o sistema 
de coordenadas usuais, assim P = (1, 0) e B = (cos(a + b), sin(a + b)). Se d é a distância 
entre P e B, então 
d2 = sin2(a + b) + (cos(a + b) − 1)2 = −2 cos(a + b) + 2. 
Agora mudamos o nosso sistema de coordenadas: fazemos o eixo dos X coincidirem 
com a reta OA. Assim, as coordenadas de 
P = (cos(−a), sin(−a)) = (cos(a),−sin(a)).
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 13 
Figura 12: fórmula da soma 
As coordenadas de B são simples B = (cos(b), sin(b)). Agora, 
d2 = (sin(b) + sin(a))2 + (cos(b) − cos(a))2 = 2 + 2 sin(a) sin(b) − 2 cos(a) cos(b). 
Como a distância d é igual, comparamos e obtemos 
cos(a + b) = cos(a) cos(b) − sin(a) sin(b) . 
13.2 cos(u − v) 
Observemos que 
cos(u−v) = cos(u+(−v)) = cos(u) cos(−v)−sin(u) sin(−v) = cos(u) cos(v)+sin(u) sin(v). 
Logo, 
cos(u − v) = cos(u). cos(v) + sin(u). sin(v). 
13.3 sin(u − v) 
Observemos que 
sin(u−v) = cos( 
 
2 
−(u−v)) = cos(( 
 
2 
−u)+v) = cos( 
 
2 
−u). cos(v)−sin( 
 
2 
−u). sin(v). 
Logo, 
sin(u − v) = sin(u). cos(v) − cos(u). sin(v) . 
13.4 sin(u + v) 
Observemos que 
sin(u + v) = cos( 
 
2 
− (u + v)) = cos(( 
 
2 
− u) − v) 
= = cos( 
 
2 
− u). cos(v) + sin( 
 
2 
− u). sin(v) 
= sin(u). cos(v) + cos(u). sin(v). sin(u). cos(v) + cos(u). sin(v).
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 14 
Logo, 
sin(u + v) = sin(u). cos(v) + cos(u). sin(v) . 
13.5 tan(u + v) 
Observamos que 
tan(u + v) = 
sin(u + v) 
cos(u + v) 
= 
sin(u). cos(v) + cos(u). sin(v) 
cos(u). cos(v) − sin(u). sin(v) 
. 
Dividindo o denominador e o numerador por cos(u). cos(v) obtemos: 
tan(u + v) = 
tan(u) + tan(v) 
1 − tan(u). tan(v) 
. 
13.6 tan(u − v) 
Do mesmo modo obtemos 
tan(u − v) = 
tan(u) − tan(v) 
1 + tan(u). tan(v) 
. 
13.7 sin(2u) 
Observamos que 
sin(2u) = sin(u+u) = sin(u). cos(u)+cos(u). sin(u) = 2 sin(u). cos(u) sin(2u) = 2 sin(u). cos(u). 
Logo, 
sin(2u) = 2 sin(u). cos(u). 
13.8 cos(2u) 
Do mesmo modo, 
cos(2u) = cos(u + u) = cos(u). cos(u) − sin(u). sin(u) = cos2(u) − sin2(u). 
13.9 tan(2u) 
Observemos que 
tan(2u) = 
tan(u) + tan(u) 
1 − tan(u). tan(u) 
= 
2 tan(u) 
1 − tan2(u) 
. 
Logo, 
tan(2u) = 
2 tan(u) 
1 − tan2(u) 
.
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 15 
14 Fórmulas de Carnot 
1 + cos(2u) = 1 + cos2(u) − sin2(u) = 2 cos2(u) 
1 − cos(2u) = 1 − cos2(u) + sin2(u) = 2 sin2(u). 
1 + cos(2u) = 2 cos2(u) e 1 − cos(2u) = 2 sin2(u). 
15 t-fórmulas 
Das fórmulas de Carnot, obtemos 
cos(2u) = 2 cos2(u) − 1 
= 
2 
1 + tan2(u) 
− 1 
= 
1 − tan2(u) 
1 + tan2(u) 
Como 
tan(2u) = 
2 tan(u) 
1 − tan2(u) 
, 
então 
sin(2u) = 
2 tan(u) 
1 + tan2(u) 
Fazendo t = tan(u) , então 
cos(2u) = 
1 − t2 
1 + t2 
sin(2u) = 
2t 
1 + t2 
tan(2u) = 
2t 
1 − t2 . 
Estas 3 fórmulas são chamadas t-fórmulas. 
16 Equações trigonométricas 
16.1 Equações básicas cos(u) = cos(v) 
Com a ajuda do círculo trigonométrico vemos que: 
cos(u) = cos(v) ⇔ u = ±v + k.2, 
onde k ∈ Z.
c
 
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16.2 sin(u) = sin(v) 
Com a ajuda do círculo trigonométrico vemos que: 
sin(u) = sin(v) ⇔ u = v + 2.k. ou u =  − v + 2.k.. 
16.3 tan(u) = tan(v) 
Com a ajuda do círculo trigonométrico vemos que: 
tan(u) = tan(v) ⇔ u = v + k.. 
16.4 cot(u) =cot(v) 
Com a ajuda do círculo trigonométrico vemos que: 
cot(u) = cot(v) =⇔ u = v + k.. 
17 Reduzindo a equações básicas 
17.1 Exemplo 1 
Resolver cos(2x) = cos( − 3x). 
cos(2x) = cos( − 3x) 
⇔ 2x = ( − 3x) + 2.k. ou 2x = −( − 3x) + 2.k′. 
⇔ 5x =  + 2.k. ou − x = − + 2.k′. 
⇔ x = 
 
5 
+ 
2.k. 
5 
ou x =  − 2.k′.. 
17.2 Exemplo 2 
Resolver tan(x −  
2 ) = tan(2x) 
tan(x − 
 
2 
) = tan(2x) 
⇔ x − 
 
2 
= 2x + k. 
⇔ x = − 
 
2 
− k.
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 17 
17.3 Usando uma variável adicional 
17.4 Exemplo 3 
Resolver 2 sin2(2x) + sin(2x) − 1 = 0. 
Fazendo t = sin(2x), obtemos a equação 
2t2 + t − 1 = 0. 
Resolvendo, obtemos t = 0.5 ou t = −1. 
Assim, sin(2x) = 0.5 ou sin(2x) = −1. Segue que sin(2x) = sin( 
6 ) ou sin(2x) = 
sin(− 
2 ). 
Donde obtemos: 
2x = 
 
6 
+ 2k ou 2x =  − 
 
6 
+ 2k 
2x = − 
 
2 
+ 2k ou 2x =  + 
 
2 
= 2k 
x = 
 
12 
+ k ou x = 
5 
12 
+ k 
ou x = − 
 
4 
+ k ou x = 
3 
4 
+ k. 
18 Usando fatoração 
18.1 Exemplo 1 
Resolver 3 sin(2x) − 2 sin(x) = 0. 
3 sin(2x) − 2 sin(x) = 0 
⇔ 6 sin(x) cos(x) − 2. sin(x) = 0 
⇔ 2 sin(x) (3 cos(x) − 1) = 0 
⇔ sin(x) = 0 ou cos(x) = 
1 
3 
⇔ x = k ou x = 1.23095 + 2k ou x = −1.23095 + 2k′ 
18.2 Exemplo 2 
Resolver a equação a sin(u) + b cos(u) = c. Vamos transformar a sin(u) + b cos(u) em 
Asin(u − u0) ou Acos(u − u0). 
a cos(u).). Tome u0 tal que tan(u0) = −b 
a . 
Consideremos a sin(u)+b cos(u) = a(sin(u)+b 
Logo, 
a sin(u) + b cos(u) = a(sin(u) + 
b 
a 
cos(u)) 
= a(sin(u) − tan(u0) cos(u)) 
a 
= 
cos(u0) 
[sin(u) cos(u0) − sin(u0) cos(u)] .
c
 
KIT - Cálculo Diferencial e Integral 18 
Seja A = A 
cos(u0) . Então, 
a sin(u) + b cos(u) = 
a 
cos(u0) 
[sin(u) cos(u0) − sin(u0) cos(u)] 
= Asin(u − u0) 
= Acos( 
 
2 
− u + u0) 
= cos(u − u′ 
0). 
Com esta redução podemos resolver a equação a sin(u) + b cos(u) = c. 
18.3 Exemplo 3 
Resolver 3 sin(2x) + 4 cos(2x) = 2. Ou equivalentemente, sin(2x) + 4 
3 cos(2x) = 2 
3 . Seja 
3 . Então, 
tan(t) = 4 
sin(2x) + 
4 
3 
cos(2x) = 
2 
3 
sin(2x) + tan(t) cos(2x) = 
2 
3 
sin(2x) cos(t) + cos(2x) sin(t) = 
2 
3 
cos(t) 
sin(2x + t) = 
2 
3 
cos(t). 
Como 2 
3 cos(t) = 0.4, segue que sin(2x + 0.927) = sin(0.39), se e somente se, 
2x + 0.927 = 0.39 + 2k ou 2x + 0.927 =  − 0.39 + 2k′. 
Ou equivalentemente, 
x = 
(−0.927 + 0.39 + 2k) 
2 
ou x = 
(−0.927 +  − 0.39 + 2.k′) 
2 
. 
Sugestões: envie para doherty@uem.br 
Referências 
[1] www.dma.uem.br/kit.

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Trigonometria

  • 1. Universidade Estadual de Maringá - Departamento de Matemática Cálculo Diferencial e Integral: um KIT de Sobrevivência c Publicação Eletrônica do KIT http://www.dma.uem.br/kit Introdução à Trigonometria 1 Doherty Andrade Universidade Estadual de Maringá-DMA 87020-900 Maringá-PR, Brazil Sumário 1 Introdução: definições e fatos básicos 3 2 Números trigonométricos de um número real t 3 3 Fórmulas Básicas 4 4 Valores relacionados 5 4.1 Valores suplementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4.2 Valores complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4.3 Valores opostos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4.4 Valores anti-suplementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 O triângulo retângulo 6 6 Área de um triângulo 7 7 Regra do Seno 8 8 Expressões homogêneas em a, b e c 8 9 Regra do cosseno 8 10 Funções trigonométricas 9 10.1 A função seno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 10.2 A função cosseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 10.3 A função tangente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 11 A função cotangente 10 1doherty@uem.br Copyright R 2000 Doherty Andrade. The document, may be used, copied and distributed freely, entire and intact, but may not be distributed in an altered form. If you want to improve on anything, which certainly can be done, then please write your own version, change title and author.
  • 2. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 2 12 Funções trigonométricas inversas 11 12.1 A função arco seno: arcsin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 12.2 A função arco cosseno: arccos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 12.3 A função arco tangente: arctan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 12.4 A função arco cotangente: accot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 13 Fórmulas de soma 12 13.1 cos(u + v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 13.2 cos(u − v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 13.3 sin(u − v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 13.4 sin(u + v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 13.5 tan(u + v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 13.6 tan(u − v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 13.7 sin(2u) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 13.8 cos(2u) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 13.9 tan(2u) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 14 Fórmulas de Carnot 15 15 t-fórmulas 15 16 Equações trigonométricas 15 16.1 Equações básicas cos(u) = cos(v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 16.2 sin(u) = sin(v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 16.3 tan(u) = tan(v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 16.4 cot(u) =cot(v) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 17 Reduzindo a equações básicas 16 17.1 Exemplo 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 17.2 Exemplo 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 17.3 Usando uma variável adicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 17.4 Exemplo 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 18 Usando fatoração 17 18.1 Exemplo 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 18.2 Exemplo 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 18.3 Exemplo 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
  • 3. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 3 1 Introdução: definições e fatos básicos Círculo trigonométrico e ângulos: tomemos um sistema de eixos ortogonais XOY , onde O é a origem. Um círculo de centro O e raio r = 1 é chamado um círculo trigonométrico ou um círculo unitário. Percorrer o círculo no sentido anti-horário é a orientação positiva na trigonometria. Ângulos são medidos iniciando no eixo dos x. As duas unidades de medidas de ângulos mais usadas são o grau (em inglês degree) e o radiano. 2 radianos. Aqui usaremos mais fre-quentemente Um ângulo reto mede 90 graus que equivale a a medida de ângulos em radianos. A cada número real t corresponde a exatamente um ângulo, e a um ponto sobre o círculo, quando iniciamos a medida a partir do eixo dos x. Chamamos este ponto de a imagem de t. Veja a figura 1. Figura 1: Círculo trigonométrico Exemplos: (a) a 6 corresponde o ângulo t e o ponto P sobre o círculo. (b) a − 2 corresponde o ângulo u e o ponto Q sobre o círculo. 2 Números trigonométricos de um número real t A t radianos corresponde exatamente um ponto P sobre o círculo unitário • À coordenada x de P é chamada de cosseno de t. Escrevemos cos(t). • À coordenada y de P é chamada de seno de t. Escrevemos sin(t). • Ao número sin(t) cos(t) chamamos a tangente de t. Escrevemos tan(t). • Ao número cos(t) sin(t) chamamos a cotangente de t. Escrevemos cot(t). cos(t) chamamos a secante de t. Escrevemos sec(t). • Ao número 1 • Ao número 1 sin(t) chamamos a cossecante de t. Escrevemos csc(t).
  • 4. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 4 A reta dada pela equação sin(t).x − cos(t).y = 0 passa pela origem O e pelo ponto P = (cos(t), sin(t)). Então a reta é a reta OP. Nesta reta tomamos o ponto de interseção S = (1, a) com a reta vertical x = 1. É fácil resolver o sistema e obter que a = tan(t). Assim, tan(t) é a y-coordenada do ponto S. Veja a figura 2. Figura 2: A tangente Analogamente, a interseção da reta horizontal y = 1 com a reta OP é o ponto S′ = (b, 1). Resolvendo, vemos que b é a x-coordenada do ponto. Assim, cot(t) é a x-coordenada do ponto S′. 3 Fórmulas Básicas A t radianos corresponde exatamente um ponto P = (cos(t), sin(t)) sobre o círculo unitário. O quadrado da distância [OP] é igual a 1. Calculando esta distância, usando as coordenadas de P, temos para cada t a seguinte igualdade cos2(t) + sin2(t) = 1. Dividindo a igualdade acima por cos2(t), obtemos 1 + tan2(t) = 1 cos2(t) = sec2(t). Analogamente, 1 + cot2(t) = 1 sin2(t) = csc2(t). Resumindo, já obtivemos as seguintes relações: cos2(t) + sin2(t) = 1 (1) 1 + tan2(t) = sec2(t) (2) 1 + cot2(t) = csc2(t). (3)
  • 5. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 5 4 Valores relacionados 4.1 Valores suplementares Dizemos que t e t′ são valores suplementares se, e somente se, t + t′ = . Com ajuda do círculo unitário vemos que os pontos imagens correspondentes são simétricos com relação ao eixo dos Y . Portanto, temos: Se t e t′ são valores suplementares, então: sin(t) = sin(t′) (4) cos(t) = −cos(t′) (5) tan(t) = −tan(t′) (6) cot(t) = −cot(t′). (7) 4.2 Valores complementares Dizemos que t e t′ são complementares se, e somente se, t + t′ = 2 . Os pontos imagens correspondentes sobre o círculo unitário são simétricos com relação a reta y = x. Portanto, se t e t′ são complementares, então: sin(t) = cos(t′) (8) cos(t) = sin(t′) (9) tan(t) = cot(t′) (10) cot(t) = tan(t′). (11) 4.3 Valores opostos Dizemos que t e t′ são valores opostos se, e somente se, t + t′ = 0. Neste caso, os pontos imagens correspondentes são simétricos com relação ao eixo dos X. Portanto, se t e t′ são valores opostos, então: sin(t) = −sin(t′) (12) cos(t) = cos(t′) (13) tan(t) = −tan(t′) (14) cot(t) = −cot(t′). (15) 4.4 Valores anti-suplementares Dizemos que t e t′ são anti-suplementares se, e somente se, t − t′ = . Os pontos imagens correspondentes são simétricos com relação a origem O . Portanto, se t e t′ são anti-suplementares, então:
  • 6. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 6 sin(t) = −sin(t′) (16) cos(t) = −cos(t′) (17) tan(t) = tan(t′) (18) cot(t) = cot(t′). (19) 5 O triângulo retângulo Um triângulo é dito retângulo se ele tem um ângulo reto. É fácil ver que um triângulo só pode ter um ângulo reto. Consideremos o triângulo ABC com ângulo reto em A. Tomemos o ponto B como centro do círculo trigonométrico. Veja a figura 3. Figura 3: Triângulo retângulo Os lados AB e AC são chamados catetos e BC é chamado a hipotenusa. As distâncias |AC| e |AB| são usualmente denotadas por b e c, respectivamente. Por a denotamos a medida da hipotenusa BC. Da figura vemos que sin(ˆB ), cos(ˆB ) e 1 são diretamente proporcionais a b, c e a, re-spectivamente . Assim, temos: sin(ˆB ) b = cos(ˆB ) c = 1 a , (20) o que implica que sin(ˆB ) = b a (21) cos(ˆB ) = c a (22) tan(ˆB ) = b c . (23)
  • 7. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 7 Como os ângulos B e C são complementares, temos: cos( ˆ C) = b a (24) sin( ˆ C) = c a (25) tan( ˆ C) = c b . (26) Em todo triângulo retângulo ABC, com ângulo reto em A, temos: sin(ˆB ) = b a , cateto oposto sobre hipotenusa (27) cos(ˆB ) = c a , cateto adjacente sobre hipotenusa (28) tan(ˆB ) = b c , cateto oposto sobre cateto adjacente (29) cos( ˆ C) = b a , cateto adjacente sobre hipotenusa (30) sin( ˆ C) = c a , cateto oposto sobre hipotenusa (31) tan( ˆ C) = c b , cateto oposto sobre cateto adjacente.. (32) 6 Área de um triângulo A área do triângulo é dada pelo semi produto das medidas da base pela sua altura, isto é, A = ah 2 . Veja a figura 4. Figura 4: Área de um triângulo c . E assim a sua altura é h = c. sin(ˆB No triângulo retângulo BAH, temos sin(ˆB ) = h ). A altura do triângulo BAH e BAC é a mesma. Portanto, a área do triângulo BAC é a.c. sin(ˆB ) 2 .
  • 8. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 8 Do mesmo modo, temos que área do triângulo também é dada por b.c. sin(A) 2 = a.b. sin( ˆ C) 2 . A área do triângulo ABC é dada por a.c. sin(ˆB ) 2 ou por b.c. sin(Aˆ) 2 ou por a.b. sin( ˆ C) 2 . 7 Regra do Seno No triângulo ABC temos que a área é a.c. sin(ˆB ) 2 = b.c. sin(Aˆ) 2 = a.b. sin( ˆ C) 2 . Simplificando temos, a.c. sin(ˆB ) = b.c. sin(Aˆ) = a.b. sin(Cˆ), dividindo por a.b.c, obtemos que em qualquer triângulo ABC temos: a sin(Aˆ) = b sin(ˆB ) = c sin( ˆ C) . (33) Esta fórmula é chamada de regra do seno (ou lei dos senos) no triângulo ABC. Seja R o raio do círculo de centro O que passa pelos pontos A,B e C. Seja B′ o segundo ponto de interseção de BO e o círculo. O ângulo B′ no triângulo BB′C é igual a A. No triângulo retângulo BB′C vemos que a = 2Rsin(ˆB ′) = 2Rsin(Aˆ). Assim, as frações na lei dos senos são iguais a 2R. 8 Expressões homogêneas em a, b e c Se uma expressão entre os lados de um triângulo é homogênea em a, b e c temos uma expressão equivalente substituindo a, b e c por sin( ˆ A), sin(ˆB ), sin( ˆ C). Exemplo: Num triângulo b. sin(Aˆ − Cˆ) = 3.c. cos(Aˆ + Cˆ) é equivalente a sin(ˆB ). sin(Aˆ − Cˆ) = 3. sin(Cˆ). cos(Aˆ + Cˆ). 9 Regra do cosseno Em todo triângulo ABC temos a2 = b2 + c2 − 2bc cos(Aˆ) (34) b2 = c2 + a2 − 2ca cos(ˆB ) (35) c2 = a2 + b2 − 2ab cos( ˆ C). (36)
  • 9. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 9 10 Funções trigonométricas 10.1 A função seno A função definida por: sin : R → R x7→ sin(x) é chamada a função seno. A imagem desta função é o intervalo fechado [−1, 1] e o seu período é 2. Veja o seu gráfico na figura 5, desenhado apenas no intervalo [0, 2]. Figura 5: Função seno 10.2 A função cosseno A função cosseno é definida por: cos : R → R x7→ cos(x) A imagem da função cosseno é o intervalo [−1, 1] e seu período 2. Veja o seu gráfico na figura 6, desenhado apenas no intervalo [0, 2]. Figura 6: Função cosseno
  • 10. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 10 10.3 A função tangente A função tangente é definida por: tan : R − S → R x7→ tan(x) onde S = {x; x = 2 + k, k ∈ Z}. Agora, o seu período é . Note que a função tangente não está definida em x = 2 +k, onde k é um inteiro. A sua imagem é R. Veja o seu gráfico na figura 7, desenhado apenas no intervalo [0, ]. Figura 7: Função tangente Figura 8: Função cotangente 11 A função cotangente É a função definida por: cot : R − S → R x7→ cot(x) onde S = {x; x = k, k ∈ Z}. O seu período é . Note que cot(x) não está definida em x = k, onde k é um inteiro. A imagem da função cot é R. Veja o seu gráfico na figura 8, desenhado apenas no intervalo [0, ].
  • 11. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 11 12 Funções trigonométricas inversas 12.1 A função arco seno: arcsin Restringimos o domínio da função seno ao intervalo [− 2 , 2 ]. Agora esta restrição é uma função invertível, pois cada valor x na imagem [−1, 1] tem exatamente um ponto t em [− 2 , 2 ] tal que sin(t) = x. A função inversa desta restrição é chamada de função arco seno. Escrevemos arcsin(x). O gráfico de y = arcsin(x) é a reflexão em torno da reta y = x do gráfico da função seno restrita ao intervalo [− 2 , 2 ]. O seu domínio é [−1, 1] e a sua imagem é [− 2 , 2 ]. Veja o seu gráfico na figura 9, desenhado apenas nos intervalos apropriados. Figura 9: seno e arcosseno Figura 10: arcsin(x) 12.2 A função arco cosseno: arccos Restringimos o domínio da função cosseno ao intervalo [0, ]. Esta restrição é invertível, pois para cada valor x da imagem [−1, 1] existe exatamente um t no intervalo [0, ] tal que cos(t) = x. A função inversa da restrição da função cosseno é chamada de função arccosseno. Escrevemos arccos. O gráfico de y = arccos(x) é a reflexão do gráfico da restrição do cosseno com relação a reta y = x. O domínio é [−1, 1] e sua imagem é [0, ]. 12.3 A função arco tangente: arctan Restringimos o domínio da função tangente ao intervalo aberto (− 2 , 2 ). Retiramos os extremos do intervalo para o denominador não se anular. Agora esta restrição é invertível
  • 12. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 12 porque para cada valor x da imagem, existe um único t em (− 2 , 2 ) tal que tan(t) = x. A função inversa da restrição da tangente é chamada de função arco tangente. Escrevemos arctan(x). O gráfico de y = arctan(x) é dado pela reflexão do gráfico da restrição da tangente 2 , 2 ). com relação a reta y = x. O domínio é R e sua imagem é (− Veja o seu gráfico na figura 11, desenhado apenas no intervalo [0, ]. Figura 11: Função arcotangente 12.4 A função arco cotangente: accot Restringimos o domínio da função cotangente ao intervalo (0, ). Agora esta restrição é invertível, pois cada valor da imagem corresponde a exatamente um ponto do domínio. A função inversa desta restrição da cotangente é chamada função arco cotangente. Escreve-mos arccot(x). O gráfico de y = arccot(x) é dado pela reflexão do gráfico da restrição da cotangente com relação a reta y = x. O domínio de R e a imagem é (0, ). 13 Fórmulas de soma 13.1 cos(u + v) cos(u + v) = cos(u). cos(v) − sin(u). sin(v). Vamos dar uma prova elementar dessa fórmula da soma. Consideremos dois ângulos a e b. Tomemos os pontos P e B, sobre o círculo trigonométrico, como indicados na figura 12. Vamos calcular a distância entre P e B. Tomemos o sistema de coordenadas usuais, assim P = (1, 0) e B = (cos(a + b), sin(a + b)). Se d é a distância entre P e B, então d2 = sin2(a + b) + (cos(a + b) − 1)2 = −2 cos(a + b) + 2. Agora mudamos o nosso sistema de coordenadas: fazemos o eixo dos X coincidirem com a reta OA. Assim, as coordenadas de P = (cos(−a), sin(−a)) = (cos(a),−sin(a)).
  • 13. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 13 Figura 12: fórmula da soma As coordenadas de B são simples B = (cos(b), sin(b)). Agora, d2 = (sin(b) + sin(a))2 + (cos(b) − cos(a))2 = 2 + 2 sin(a) sin(b) − 2 cos(a) cos(b). Como a distância d é igual, comparamos e obtemos cos(a + b) = cos(a) cos(b) − sin(a) sin(b) . 13.2 cos(u − v) Observemos que cos(u−v) = cos(u+(−v)) = cos(u) cos(−v)−sin(u) sin(−v) = cos(u) cos(v)+sin(u) sin(v). Logo, cos(u − v) = cos(u). cos(v) + sin(u). sin(v). 13.3 sin(u − v) Observemos que sin(u−v) = cos( 2 −(u−v)) = cos(( 2 −u)+v) = cos( 2 −u). cos(v)−sin( 2 −u). sin(v). Logo, sin(u − v) = sin(u). cos(v) − cos(u). sin(v) . 13.4 sin(u + v) Observemos que sin(u + v) = cos( 2 − (u + v)) = cos(( 2 − u) − v) = = cos( 2 − u). cos(v) + sin( 2 − u). sin(v) = sin(u). cos(v) + cos(u). sin(v). sin(u). cos(v) + cos(u). sin(v).
  • 14. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 14 Logo, sin(u + v) = sin(u). cos(v) + cos(u). sin(v) . 13.5 tan(u + v) Observamos que tan(u + v) = sin(u + v) cos(u + v) = sin(u). cos(v) + cos(u). sin(v) cos(u). cos(v) − sin(u). sin(v) . Dividindo o denominador e o numerador por cos(u). cos(v) obtemos: tan(u + v) = tan(u) + tan(v) 1 − tan(u). tan(v) . 13.6 tan(u − v) Do mesmo modo obtemos tan(u − v) = tan(u) − tan(v) 1 + tan(u). tan(v) . 13.7 sin(2u) Observamos que sin(2u) = sin(u+u) = sin(u). cos(u)+cos(u). sin(u) = 2 sin(u). cos(u) sin(2u) = 2 sin(u). cos(u). Logo, sin(2u) = 2 sin(u). cos(u). 13.8 cos(2u) Do mesmo modo, cos(2u) = cos(u + u) = cos(u). cos(u) − sin(u). sin(u) = cos2(u) − sin2(u). 13.9 tan(2u) Observemos que tan(2u) = tan(u) + tan(u) 1 − tan(u). tan(u) = 2 tan(u) 1 − tan2(u) . Logo, tan(2u) = 2 tan(u) 1 − tan2(u) .
  • 15. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 15 14 Fórmulas de Carnot 1 + cos(2u) = 1 + cos2(u) − sin2(u) = 2 cos2(u) 1 − cos(2u) = 1 − cos2(u) + sin2(u) = 2 sin2(u). 1 + cos(2u) = 2 cos2(u) e 1 − cos(2u) = 2 sin2(u). 15 t-fórmulas Das fórmulas de Carnot, obtemos cos(2u) = 2 cos2(u) − 1 = 2 1 + tan2(u) − 1 = 1 − tan2(u) 1 + tan2(u) Como tan(2u) = 2 tan(u) 1 − tan2(u) , então sin(2u) = 2 tan(u) 1 + tan2(u) Fazendo t = tan(u) , então cos(2u) = 1 − t2 1 + t2 sin(2u) = 2t 1 + t2 tan(2u) = 2t 1 − t2 . Estas 3 fórmulas são chamadas t-fórmulas. 16 Equações trigonométricas 16.1 Equações básicas cos(u) = cos(v) Com a ajuda do círculo trigonométrico vemos que: cos(u) = cos(v) ⇔ u = ±v + k.2, onde k ∈ Z.
  • 16. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 16 16.2 sin(u) = sin(v) Com a ajuda do círculo trigonométrico vemos que: sin(u) = sin(v) ⇔ u = v + 2.k. ou u = − v + 2.k.. 16.3 tan(u) = tan(v) Com a ajuda do círculo trigonométrico vemos que: tan(u) = tan(v) ⇔ u = v + k.. 16.4 cot(u) =cot(v) Com a ajuda do círculo trigonométrico vemos que: cot(u) = cot(v) =⇔ u = v + k.. 17 Reduzindo a equações básicas 17.1 Exemplo 1 Resolver cos(2x) = cos( − 3x). cos(2x) = cos( − 3x) ⇔ 2x = ( − 3x) + 2.k. ou 2x = −( − 3x) + 2.k′. ⇔ 5x = + 2.k. ou − x = − + 2.k′. ⇔ x = 5 + 2.k. 5 ou x = − 2.k′.. 17.2 Exemplo 2 Resolver tan(x − 2 ) = tan(2x) tan(x − 2 ) = tan(2x) ⇔ x − 2 = 2x + k. ⇔ x = − 2 − k.
  • 17. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 17 17.3 Usando uma variável adicional 17.4 Exemplo 3 Resolver 2 sin2(2x) + sin(2x) − 1 = 0. Fazendo t = sin(2x), obtemos a equação 2t2 + t − 1 = 0. Resolvendo, obtemos t = 0.5 ou t = −1. Assim, sin(2x) = 0.5 ou sin(2x) = −1. Segue que sin(2x) = sin( 6 ) ou sin(2x) = sin(− 2 ). Donde obtemos: 2x = 6 + 2k ou 2x = − 6 + 2k 2x = − 2 + 2k ou 2x = + 2 = 2k x = 12 + k ou x = 5 12 + k ou x = − 4 + k ou x = 3 4 + k. 18 Usando fatoração 18.1 Exemplo 1 Resolver 3 sin(2x) − 2 sin(x) = 0. 3 sin(2x) − 2 sin(x) = 0 ⇔ 6 sin(x) cos(x) − 2. sin(x) = 0 ⇔ 2 sin(x) (3 cos(x) − 1) = 0 ⇔ sin(x) = 0 ou cos(x) = 1 3 ⇔ x = k ou x = 1.23095 + 2k ou x = −1.23095 + 2k′ 18.2 Exemplo 2 Resolver a equação a sin(u) + b cos(u) = c. Vamos transformar a sin(u) + b cos(u) em Asin(u − u0) ou Acos(u − u0). a cos(u).). Tome u0 tal que tan(u0) = −b a . Consideremos a sin(u)+b cos(u) = a(sin(u)+b Logo, a sin(u) + b cos(u) = a(sin(u) + b a cos(u)) = a(sin(u) − tan(u0) cos(u)) a = cos(u0) [sin(u) cos(u0) − sin(u0) cos(u)] .
  • 18. c KIT - Cálculo Diferencial e Integral 18 Seja A = A cos(u0) . Então, a sin(u) + b cos(u) = a cos(u0) [sin(u) cos(u0) − sin(u0) cos(u)] = Asin(u − u0) = Acos( 2 − u + u0) = cos(u − u′ 0). Com esta redução podemos resolver a equação a sin(u) + b cos(u) = c. 18.3 Exemplo 3 Resolver 3 sin(2x) + 4 cos(2x) = 2. Ou equivalentemente, sin(2x) + 4 3 cos(2x) = 2 3 . Seja 3 . Então, tan(t) = 4 sin(2x) + 4 3 cos(2x) = 2 3 sin(2x) + tan(t) cos(2x) = 2 3 sin(2x) cos(t) + cos(2x) sin(t) = 2 3 cos(t) sin(2x + t) = 2 3 cos(t). Como 2 3 cos(t) = 0.4, segue que sin(2x + 0.927) = sin(0.39), se e somente se, 2x + 0.927 = 0.39 + 2k ou 2x + 0.927 = − 0.39 + 2k′. Ou equivalentemente, x = (−0.927 + 0.39 + 2k) 2 ou x = (−0.927 + − 0.39 + 2.k′) 2 . Sugestões: envie para doherty@uem.br Referências [1] www.dma.uem.br/kit.