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Lesson 12 — The trigonometric circle and radians

Generalizing the trigonometric ratios via the unit circle. Radians as the natural unit. Fundamental identities and periodicity.

Used in: 1.º ano EM · Equiv. Math II japonês · Equiv. Klasse 10 alemã

P(θ)=(cosθ,sinθ)no cıˊrculo unitaˊrioP(\theta) = (\cos\theta,\, \sin\theta) \quad \text{no círculo unitário}

O círculo trigonométrico de raio 1 centrado na origem. Para cada ângulo θ medido em radianos a partir do eixo x positivo, no sentido anti-horário, o ponto P(θ) tem coordenadas (cos θ, sin θ). Esta é a generalização das razões trigonométricas para qualquer ângulo real.

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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Definição via círculo unitário

"The unit circle is a circle of radius 1 centered at the origin. The (x, y) coordinates of a point on this circle, where the angle in standard position is t, are (cos t, sin t)." — OpenStax Algebra and Trigonometry 2e, §5.3

Radianos vs graus

π rad=180°,1 rad57,296°\pi \text{ rad} = 180°, \qquad 1 \text{ rad} \approx 57{,}296°
(1)
what this means · Um radiano é o ângulo central que subtende um arco de comprimento igual ao raio. Como o perímetro do círculo unitário é 2π, uma volta completa (360°) equivale a 2π radianos. Em cálculo, usa-se sempre radianos: a identidade (sin x)' = cos x só vale nessa unidade.
θP(θ)cos θsin θxy(1,0)círculo unitário (r=1)

Círculo trigonométrico. Para cada ângulo θ, o ponto P(θ) = (cos θ, sin θ). Periodicidade: girar 2π volta ao ponto inicial.

Identidade pitagórica

cos2θ+sin2θ=1\cos^2\theta + \sin^2\theta = 1
what this means · Consequência direta de P(θ) estar no círculo unitário (x² + y² = 1). Generaliza o Teorema de Pitágoras para qualquer θ ∈ ℝ.

Periodicidade

sin(θ+2π)=sinθcos(θ+2π)=cosθθR\sin(\theta + 2\pi) = \sin\theta \qquad \cos(\theta + 2\pi) = \cos\theta \qquad \forall\,\theta \in \mathbb{R}

Ângulos que diferem por múltiplos de 2π2\pi determinam o mesmo ponto no círculo: são chamados ângulos coterminais.

Sinais por quadrante

Quadranteθ\theta (rad)sinθ\sin\thetacosθ\cos\thetatanθ\tan\theta
I(0,π/2)(0,\, \pi/2)++++++
II(π/2,π)(\pi/2,\, \pi)++--
III(π,3π/2)(\pi,\, 3\pi/2)--++
IV(3π/2,2π)(3\pi/2,\, 2\pi)-++-

Ângulos especiais

θ\theta00π/6\pi/6π/4\pi/4π/3\pi/3π/2\pi/2π\pi3π/23\pi/22π2\pi
sin\sin001/21/22/2\sqrt{2}/23/2\sqrt{3}/211001-100
cos\cos113/2\sqrt{3}/22/2\sqrt{2}/21/21/2001-10011

Identidades de simetria

Exemplos resolvidos

Exercise list

45 exercises · 11 with worked solution (25%)

Application 28Understanding 10Modeling 3Challenge 3Proof 1
  1. Ex. 12.1Understanding

    Descreva o círculo trigonométrico (círculo unitário): o que é, onde está centrado e qual é sua equação.

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    O círculo trigonométrico (círculo unitário) é definido como o conjunto de pontos (x,y)(x,y) tais que x2+y2=1x^2 + y^2 = 1, centrado na origem. Seu raio é exatamente 1.
    Show step-by-step (with the why)
    1. A equação geral de uma circunferência centrada na origem com raio rr é x2+y2=r2x^2 + y^2 = r^2.
    2. Para o círculo unitário, r=1r = 1, logo x2+y2=1x^2 + y^2 = 1.
    3. É centrado na origem (0,0)(0,0) e cobre todos os quatro quadrantes.
  2. Ex. 12.2Understanding

    O que as coordenadas xx e yy dos pontos no círculo trigonométrico representam, em termos de funções trigonométricas?

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    Em um ponto P(t)P(t) no círculo unitário, a coordenada xx é cost\cos t e a coordenada yy é sint\sin t. Esta é a definição extensiva das funções trigonométricas para qualquer ângulo real.
  3. Ex. 12.3Understanding

    Discuta a diferença entre um ângulo coterminal e um ângulo de referência.

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    Ângulos coterminais compartilham o mesmo lado terminal (diferem por 2πk2\pi k com kZk \in \mathbb{Z}) e, portanto, determinam o mesmo ponto no círculo unitário. O ângulo de referência é o ângulo agudo (positivo, menor que π/2\pi/2) formado pelo lado terminal com o eixo xx.
  4. Ex. 12.4Understanding

    Explique como o cosseno de um ângulo no segundo quadrante difere do cosseno do seu ângulo de referência no círculo trigonométrico.

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    No segundo quadrante, a coordenada xx é negativa. Como cost=x\cos t = x no círculo unitário, cost=cos(θref)\cos t = -\cos(\theta_{\text{ref}}), onde \theta_{\text{ref}}} é o ângulo de referência positivo no primeiro quadrante.
  5. Ex. 12.5UnderstandingAnswer key

    Explique como o seno de um ângulo no segundo quadrante difere do seno do seu ângulo de referência no círculo trigonométrico.

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    No segundo quadrante, a coordenada yy é positiva. Portanto sint=+sin(θref)\sin t = +\sin(\theta_{\text{ref}}): o seno no QII tem o mesmo valor absoluto que no QI, mas é positivo (não negativo).
  6. Ex. 12.6Application

    Em qual quadrante do círculo trigonométrico ocorre sin(t)<0\sin(t) < 0 e cos(t)<0\cos(t) < 0 simultaneamente?

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    Quando sint<0\sin t < 0 e cost<0\cos t < 0, tanto a coordenada yy quanto a coordenada xx são negativas. Isso ocorre no terceiro quadrante, onde π<t<3π2\pi < t < \frac{3\pi}{2}.
    Show step-by-step (with the why)
    1. No QI: sin>0\sin > 0, cos>0\cos > 0.
    2. No QII: sin>0\sin > 0, cos<0\cos < 0.
    3. No QIII: sin<0\sin < 0, cos<0\cos < 0 — ambos negativos. Corresponde a (π,3π/2)(\pi, 3\pi/2).
    4. No QIV: sin<0\sin < 0, cos>0\cos > 0.
  7. Ex. 12.7Application

    Em qual quadrante do círculo trigonométrico ocorre sin(t)>0\sin(t) > 0 e cos(t)>0\cos(t) > 0 simultaneamente?

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    Quando sint>0\sin t > 0 e cost>0\cos t > 0, ambas as coordenadas são positivas, o que define o primeiro quadrante (0<t<π/20 < t < \pi/2).
  8. Ex. 12.8Application

    Em qual quadrante ocorre sin(t)>0\sin(t) > 0 e cos(t)<0\cos(t) < 0 simultaneamente?

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    No QII a coordenada yy é positiva (sint>0\sin t > 0) e a coordenada xx é negativa (cost<0\cos t < 0), correspondendo ao intervalo (π/2,π)(\pi/2, \pi).
  9. Ex. 12.9Application

    Calcule sin ⁣(π2)\sin\!\left(\dfrac{\pi}{2}\right) usando o círculo trigonométrico.

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    O ponto no círculo unitário correspondente a t=π/2t = \pi/2 é (0,1)(0, 1). Portanto sin(π/2)=1\sin(\pi/2) = 1.
  10. Ex. 12.10Application

    Calcule sin ⁣(π3)\sin\!\left(\dfrac{\pi}{3}\right) usando a tabela de ângulos especiais.

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    O ângulo π/3\pi/3 (60°) está no QI; o ponto no círculo unitário é (1/2,3/2)(1/2,\, \sqrt{3}/2). Portanto sin(π/3)=3/2\sin(\pi/3) = \sqrt{3}/2.
    Show step-by-step (with the why)
    1. Identifique o ângulo: π/3=60°\pi/3 = 60°, primeiro quadrante.
    2. Ponto correspondente no círculo unitário: (cos(π/3),sin(π/3))=(1/2,3/2)(\cos(\pi/3),\sin(\pi/3)) = (1/2,\,\sqrt{3}/2).
    3. Coordenada yy: sin(π/3)=3/2\sin(\pi/3) = \sqrt{3}/2.
  11. Ex. 12.11Application

    Calcule cos ⁣(π2)\cos\!\left(\dfrac{\pi}{2}\right) usando o círculo trigonométrico.

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    O ponto no círculo unitário para t=π/2t = \pi/2 é (0,1)(0, 1). A coordenada xx é zero, portanto cos(π/2)=0\cos(\pi/2) = 0.
  12. Ex. 12.12Application

    Calcule sin ⁣(π6)\sin\!\left(\dfrac{\pi}{6}\right) usando a tabela de ângulos especiais.

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    Para t=π/6t = \pi/6 (30°), o ponto no círculo unitário é (3/2,1/2)(\sqrt{3}/2,\, 1/2). Logo sin(π/6)=1/2\sin(\pi/6) = 1/2.
  13. Ex. 12.13Application

    Calcule sin ⁣(3π2)\sin\!\left(\dfrac{3\pi}{2}\right) usando o círculo trigonométrico.

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    O ponto no círculo unitário para t=3π/2t = 3\pi/2 (270°) é (0,1)(0, -1). Portanto sin(3π/2)=1\sin(3\pi/2) = -1.
  14. Ex. 12.14Application

    Calcule cos ⁣(π6)\cos\!\left(\dfrac{\pi}{6}\right) usando a tabela de ângulos especiais.

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    Para t=π/6t = \pi/6 (30°), o ponto no círculo unitário é (3/2,1/2)(\sqrt{3}/2,\, 1/2). A coordenada xx é cos(π/6)=3/2\cos(\pi/6) = \sqrt{3}/2.
  15. Ex. 12.15Application

    Encontre o ângulo coterminal de 170°-170° no intervalo [0°,360°)[0°, 360°).

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    Para encontrar o ângulo coterminal no intervalo [0°,360°)[0°, 360°), some 360°360°: 170°+360°=190°-170° + 360° = 190°. Logo o coterminal positivo é 190°190°.
    Show step-by-step (with the why)
    1. O ângulo dado é 170°-170° (negativo = sentido horário).
    2. Adicione 360°360°: 170°+360°=190°-170° + 360° = 190°.
    3. Verifique: 0°190°<360°0° \leq 190° < 360°. Correto.
  16. Ex. 12.16ApplicationAnswer key

    Encontre o ângulo coterminal de 315°-315° no intervalo [0°,360°)[0°, 360°).

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    315°+360°=45°-315° + 360° = 45°. Como 0°45°<360°0° \leq 45° < 360°, o ângulo coterminal é 45°45°.
  17. Ex. 12.17Application

    Se sin(t)=38\sin(t) = \dfrac{3}{8} e tt está no segundo quadrante, calcule cos(t)\cos(t). (Resp: 55/8-\sqrt{55}/8)

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    Pela identidade pitagórica: cos2t=1sin2t=19/64=55/64\cos^2 t = 1 - \sin^2 t = 1 - 9/64 = 55/64. Como tt está no QII, cost<0\cos t < 0, logo cost=55/8\cos t = -\sqrt{55}/8.
    Show step-by-step (with the why)
    1. Use cos2t+sin2t=1\cos^2 t + \sin^2 t = 1.
    2. cos2t=1(3/8)2=19/64=55/64\cos^2 t = 1 - (3/8)^2 = 1 - 9/64 = 55/64.
    3. cost=55/8|\cos t| = \sqrt{55}/8.
    4. No QII, cost<0\cos t < 0: resultado 55/8-\sqrt{55}/8.
  18. Ex. 12.18Application

    Se sin(t)=14\sin(t) = -\dfrac{1}{4} e tt está no terceiro quadrante, calcule cos(t)\cos(t).

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    cos2t=11/16=15/16\cos^2 t = 1 - 1/16 = 15/16. No QIII ambas as coordenadas são negativas, então cost=15/4\cos t = -\sqrt{15}/4.
  19. Ex. 12.19Application

    Encontre as coordenadas do ponto em um círculo de raio 15 correspondente ao ângulo de 220°220°.

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    Num círculo de raio rr, as coordenadas são (rcosθ,rsinθ)(r\cos\theta, r\sin\theta). Com r=15r = 15 e θ=220°\theta = 220°: x15×(0,766)11,49x \approx 15 \times (-0{,}766) \approx -11{,}49 e y15×(0,643)9,64y \approx 15 \times (-0{,}643) \approx -9{,}64.
  20. Ex. 12.20Application

    Encontre as coordenadas exatas do ponto em um círculo de raio 20 correspondente ao ângulo de 120°120°.

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    cos120°=1/2\cos 120° = -1/2 e sin120°=3/2\sin 120° = \sqrt{3}/2. Multiplicando por 20: x=10x = -10 e y=103y = 10\sqrt{3}.
    Show step-by-step (with the why)
    1. Ângulo de referência: 180°120°=60°180° - 120° = 60°, QII.
    2. cos60°=1/2\cos 60° = 1/2, sin60°=3/2\sin 60° = \sqrt{3}/2.
    3. No QII: cos120°=1/2\cos 120° = -1/2, sin120°=+3/2\sin 120° = +\sqrt{3}/2.
    4. Escalando: (20(1/2),  203/2)=(10,  103)(20 \cdot (-1/2),\; 20 \cdot \sqrt{3}/2) = (-10,\; 10\sqrt{3}).
  21. Ex. 12.21Application

    Encontre as coordenadas exatas do ponto em um círculo de raio 8 correspondente ao ângulo 7π4\dfrac{7\pi}{4}.

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    7π/47\pi/4 está no QIV; ângulo de referência π/4\pi/4. cos(7π/4)=2/2\cos(7\pi/4) = \sqrt{2}/2, sin(7π/4)=2/2\sin(7\pi/4) = -\sqrt{2}/2. Escalando por 8: (82/2,  8(2/2))=(42,  42)(8\cdot\sqrt{2}/2,\; 8\cdot(-\sqrt{2}/2)) = (4\sqrt{2},\; -4\sqrt{2}).
  22. Ex. 12.22UnderstandingAnswer key

    Indique o domínio das funções seno e cosseno.

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    As funções sin\sin e cos\cos estão definidas para todo tRt \in \mathbb{R}: para qualquer número real, existe um ângulo correspondente no círculo unitário. Seu domínio é (,+)(-\infty, +\infty).
  23. Ex. 12.23Understanding

    Indique o contradomínio (imagem) das funções seno e cosseno.

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    Como sint=y\sin t = y e cost=x\cos t = x para pontos no círculo unitário, e 1x,y1-1 \leq x, y \leq 1, o contradomínio de ambas é [1,1][-1, 1]. Os valores máximo e mínimo são atingidos nos eixos.
  24. Ex. 12.24Application

    Calcule sin ⁣(3π4)\sin\!\left(\dfrac{3\pi}{4}\right) exato usando ângulo de referência.

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    3π/43\pi/4 está no QII; ângulo de referência π3π/4=π/4\pi - 3\pi/4 = \pi/4. sin(π/4)=2/2\sin(\pi/4) = \sqrt{2}/2, e no QII o seno é positivo: sin(3π/4)=2/2\sin(3\pi/4) = \sqrt{2}/2.
  25. Ex. 12.25ApplicationAnswer key

    Calcule cos ⁣(3π4)\cos\!\left(\dfrac{3\pi}{4}\right) exato usando ângulo de referência.

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    Ângulo de referência de 3π/43\pi/4 é π/4\pi/4. cos(π/4)=2/2\cos(\pi/4) = \sqrt{2}/2. No QII o cosseno é negativo: cos(3π/4)=2/2\cos(3\pi/4) = -\sqrt{2}/2.
  26. Ex. 12.26ChallengeAnswer key

    Calcule o produto sin ⁣(11π3)cos ⁣(5π6)\sin\!\left(\dfrac{11\pi}{3}\right)\cos\!\left(-\dfrac{5\pi}{6}\right) exato, reduzindo cada ângulo primeiro.

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    Reduzir: 11π/32(2π/33/2)=11π/310π/3...11\pi/3 - 2\cdot(2\pi/3 \cdot 3/2) = 11\pi/3 - 10\pi/3... — com cuidado: 11π/3=3π+2π/311\pi/3 = 3\pi + 2\pi/3, coterminal com π/3+2π=5π/3-\pi/3 + 2\pi = 5\pi/3... Calculando: 11π/3mod2π=11π/322π=11π/312π/3...11\pi/3 \bmod 2\pi = 11\pi/3 - 2\cdot 2\pi = 11\pi/3 - 12\pi/3... Nota: 11/3=3+2/311/3 = 3 + 2/3, logo 11π/3=3π+2π/311\pi/3 = 3\pi + 2\pi/3; coterminal com 3π+2π/32π=π+2π/3=5π/33\pi + 2\pi/3 - 2\pi = \pi + 2\pi/3 = 5\pi/3. Portanto sin(11π/3)=sin(5π/3)=3/2\sin(11\pi/3) = \sin(5\pi/3) = -\sqrt{3}/2. Para cos(5π/6)=cos(5π/6)=3/2\cos(-5\pi/6) = \cos(5\pi/6) = -\sqrt{3}/2. Produto: (3/2)(3/2)=3/4(-\sqrt{3}/2)(-\sqrt{3}/2) = 3/4. Reanalisando: 11π/34π=11π/312π/3=π/311\pi/3 - 4\pi = 11\pi/3 - 12\pi/3 = -\pi/3, coterminal com π/3+2π=5π/3-\pi/3 + 2\pi = 5\pi/3. sin(5π/3)=3/2\sin(5\pi/3) = -\sqrt{3}/2. cos(5π/6)=cos(5π/6)=3/2\cos(-5\pi/6) = \cos(5\pi/6) = -\sqrt{3}/2. Produto: 3/43/4. Corrigindo resposta correta para 3/43/4 — veja o livro fonte para a resolução completa.
  27. Ex. 12.27Application

    Calcule o produto sin ⁣(3π4)cos ⁣(5π3)\sin\!\left(\dfrac{3\pi}{4}\right)\cos\!\left(\dfrac{5\pi}{3}\right) exato.

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    sin(3π/4)=2/2\sin(3\pi/4) = \sqrt{2}/2 (QII, ref π/4\pi/4, seno positivo). cos(5π/3)=1/2\cos(5\pi/3) = 1/2 (QIV, ref π/3\pi/3, cosseno positivo). Produto: (2/2)(1/2)=2/4(\sqrt{2}/2)(1/2) = \sqrt{2}/4. Verificando sinal: ambos positivos, produto positivo. Logo a resposta correta é 2/4\sqrt{2}/4 — verifique a opção marcada no livro fonte.
  28. Ex. 12.28ApplicationAnswer key

    Calcule o produto sin ⁣(π6)cos ⁣(π3)\sin\!\left(\dfrac{\pi}{6}\right)\cos\!\left(-\dfrac{\pi}{3}\right) exato usando paridade do cosseno.

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    sin(π/6)=1/2\sin(\pi/6) = 1/2. Como cos\cos é função par, cos(π/3)=cos(π/3)=1/2\cos(-\pi/3) = \cos(\pi/3) = 1/2. Produto: (1/2)(1/2)=1/4(1/2)(1/2) = 1/4.
    Show step-by-step (with the why)
    1. sin(π/6)=1/2\sin(\pi/6) = 1/2 (tabela de ângulos especiais).
    2. cos(π/3)=cos(π/3)=1/2\cos(-\pi/3) = \cos(\pi/3) = 1/2 (cosseno é par: cos(x)=cosx\cos(-x) = \cos x).
    3. Produto: 1212=14\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{1}{4}.
  29. Ex. 12.29Modeling

    Uma criança está em um brinquedo circular de raio 1 que completa uma revolução em 180 segundos, partindo de (1,0)(1, 0). Quais são as coordenadas da criança após 45 segundos?

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    O brinquedo circular completa uma volta em 180 s (período). Após 45 s percorreu 45/180=1/445/180 = 1/4 de volta, o que corresponde a π/2\pi/2 radianos. P(π/2)=(cos(π/2),sin(π/2))=(0,1)P(\pi/2) = (\cos(\pi/2), \sin(\pi/2)) = (0, 1).
  30. Ex. 12.30Modeling

    O mesmo brinquedo circular (período 180 s, raio 1, partindo de (1,0)(1,0)) dura 6 minutos. Em que instante(s) a criança tem coordenadas aproximadamente (0,707;  0,707)(0{,}707;\; -0{,}707)?

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    (0,707,0,707)(2/2,2/2)(0{,}707, -0{,}707) \approx (\sqrt{2}/2, -\sqrt{2}/2), correspondente a θ=7π/4\theta = 7\pi/4 (315°). O brinquedo tem período 180 s, então isso ocorre em t=135t = 135 s e em 135+180=315135 + 180 = 315 s nos 6 min (360 s).
  31. Ex. 12.31Understanding

    No intervalo [0,2π)[0, 2\pi), os valores de seno e cosseno de uma mesma medida em radianos podem ser iguais? Se sim, onde?

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    sint=cost\sin t = \cos t implica tant=1\tan t = 1, que ocorre em t=π/4t = \pi/4 e t=π/4+π=5π/4t = \pi/4 + \pi = 5\pi/4. Verificação: sin(π/4)=cos(π/4)=2/2\sin(\pi/4) = \cos(\pi/4) = \sqrt{2}/2.
  32. Ex. 12.32UnderstandingAnswer key

    Descreva a função secante: definição, domínio e contradomínio.

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    sect=1cost\sec t = \frac{1}{\cos t}. Está indefinida quando cost=0\cos t = 0, ou seja, em t=π/2+kπt = \pi/2 + k\pi. O contradomínio da secante é (,1][1,+)(-\infty, -1] \cup [1, +\infty).
  33. Ex. 12.33Understanding

    Tangente e cotangente têm período π\pi. O que isso nos diz sobre os valores dessas funções?

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    O período de uma função é o menor valor T>0T > 0 tal que f(t+T)=f(t)f(t+T) = f(t) para todo tt. Como tan(t+π)=tant\tan(t + \pi) = \tan t, o padrão de valores repete-se a cada π\pi radianos — metade do período do seno e cosseno.
  34. Ex. 12.34ApplicationAnswer key

    Calcule tan ⁣(π6)\tan\!\left(\dfrac{\pi}{6}\right) exato. (Resp: 3/3\sqrt{3}/3)

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    tan(π/6)=sin(π/6)cos(π/6)=1/23/2=13=33\tan(\pi/6) = \frac{\sin(\pi/6)}{\cos(\pi/6)} = \frac{1/2}{\sqrt{3}/2} = \frac{1}{\sqrt{3}} = \frac{\sqrt{3}}{3}.
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    1. sin(π/6)=1/2\sin(\pi/6) = 1/2, cos(π/6)=3/2\cos(\pi/6) = \sqrt{3}/2.
    2. tan(π/6)=1/23/2=13\tan(\pi/6) = \frac{1/2}{\sqrt{3}/2} = \frac{1}{\sqrt{3}}.
    3. Racionalizar: 1333=33\frac{1}{\sqrt{3}} \cdot \frac{\sqrt{3}}{\sqrt{3}} = \frac{\sqrt{3}}{3}.
  35. Ex. 12.35Application

    Calcule tan ⁣(π4)\tan\!\left(\dfrac{\pi}{4}\right) exato.

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    tan(π/4)=sin(π/4)cos(π/4)=2/22/2=1\tan(\pi/4) = \frac{\sin(\pi/4)}{\cos(\pi/4)} = \frac{\sqrt{2}/2}{\sqrt{2}/2} = 1. O ângulo de 45° é aquele em que seno e cosseno são iguais.
  36. Ex. 12.36Application

    Calcule tan ⁣(π3)\tan\!\left(\dfrac{\pi}{3}\right) exato. (Resp: 3\sqrt{3})

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    tan(π/3)=sin(π/3)cos(π/3)=3/21/2=3\tan(\pi/3) = \frac{\sin(\pi/3)}{\cos(\pi/3)} = \frac{\sqrt{3}/2}{1/2} = \sqrt{3}.
  37. Ex. 12.37ApplicationAnswer key

    Calcule tan ⁣(5π6)\tan\!\left(\dfrac{5\pi}{6}\right) exato usando ângulo de referência.

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    5π/65\pi/6 está no QII; ângulo de referência π/6\pi/6. tan(π/6)=3/3\tan(\pi/6) = \sqrt{3}/3. No QII, tangente é negativa: tan(5π/6)=3/3\tan(5\pi/6) = -\sqrt{3}/3.
  38. Ex. 12.38Application

    Calcule tan ⁣(7π4)\tan\!\left(\dfrac{7\pi}{4}\right) exato usando ângulo de referência.

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    7π/47\pi/4 está no QIV; ângulo de referência 2π7π/4=π/42\pi - 7\pi/4 = \pi/4. tan(π/4)=1\tan(\pi/4) = 1. No QIV, tangente é negativa: tan(7π/4)=1\tan(7\pi/4) = -1.
  39. Ex. 12.39ApplicationAnswer key

    Calcule tan(225°)\tan(225°) exato. (Resp: 1)

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    225°=180°+45°225° = 180° + 45°, está no QIII; ângulo de referência 45°45°. tan(45°)=1\tan(45°) = 1. No QIII, tangente é positiva (seno e cosseno são ambos negativos; razão é positiva): tan(225°)=1\tan(225°) = 1.
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    1. 225°180°=45°225° - 180° = 45° — ângulo de referência no QIII.
    2. tan(45°)=1\tan(45°) = 1.
    3. No QIII: sin<0\sin < 0 e cos<0\cos < 0, portanto tan=sin/cos>0\tan = \sin/\cos > 0.
    4. Resultado: tan(225°)=+1\tan(225°) = +1.
  40. Ex. 12.40Challenge

    Dado que sint=34\sin t = \dfrac{3}{4} e tt está no segundo quadrante, calcule cost\cos t, sect\sec t, csct\csc t, tant\tan t e cott\cot t.

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    Com sint=3/4\sin t = 3/4 e QII: cost=19/16=7/4\cos t = -\sqrt{1 - 9/16} = -\sqrt{7}/4. Então sect=4/7=47/7\sec t = -4/\sqrt{7} = -4\sqrt{7}/7, csct=4/3\csc t = 4/3, tant=(3/4)/(7/4)=3/7=37/7\tan t = (3/4)/(-\sqrt{7}/4) = -3/\sqrt{7} = -3\sqrt{7}/7, cott=7/3\cot t = -\sqrt{7}/3.
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    1. Da identidade pitagórica: cos2t=1(3/4)2=19/16=7/16\cos^2 t = 1 - (3/4)^2 = 1 - 9/16 = 7/16.
    2. No QII, cost=7/4\cos t = -\sqrt{7}/4.
    3. sect=1/cost=4/7\sec t = 1/\cos t = -4/\sqrt{7}; csct=1/sint=4/3\csc t = 1/\sin t = 4/3.
    4. tant=sint/cost=(3/4)/(7/4)=3/7\tan t = \sin t / \cos t = (3/4)/(-\sqrt{7}/4) = -3/\sqrt{7}.
    5. cott=1/tant=7/3\cot t = 1/\tan t = -\sqrt{7}/3.
  41. Ex. 12.41Challenge

    Dado que cost=13\cos t = -\dfrac{1}{3} e tt está no terceiro quadrante, calcule sint\sin t, sect\sec t, csct\csc t, tant\tan t e cott\cot t.

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    Com cost=1/3\cos t = -1/3 e QIII: sint=11/9=8/9=22/3\sin t = -\sqrt{1-1/9} = -\sqrt{8/9} = -2\sqrt{2}/3. Como ambos negativos no QIII, tant=sint/cost=(22/3)/(1/3)=22=8\tan t = \sin t / \cos t = (-2\sqrt{2}/3)/(-1/3) = 2\sqrt{2} = \sqrt{8} (positivo). sect=3\sec t = -3, csct=3/(22)\csc t = -3/(2\sqrt{2}), cott=1/8\cot t = 1/\sqrt{8}.
  42. Ex. 12.42Application

    Se sint=22\sin t = \dfrac{\sqrt{2}}{2}, qual é sin(t)\sin(-t)? Use a propriedade de paridade do seno.

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    O seno é uma função ímpar: sin(t)=sin(t)\sin(-t) = -\sin(t). Portanto sin(t)=2/2\sin(-t) = -\sqrt{2}/2. A paridade independe do quadrante de tt.
  43. Ex. 12.43Application

    Se cost=12\cos t = \dfrac{1}{2}, qual é cos(t)\cos(-t)? Use a propriedade de paridade do cosseno.

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    O cosseno é uma função par: cos(t)=cos(t)\cos(-t) = \cos(t). Portanto cos(t)=1/2\cos(-t) = 1/2. Geometricamente, refletir pelo eixo xx (inverter o ângulo) não altera a coordenada xx.
  44. Ex. 12.44ProofAnswer key

    Determine se a função f(x)=2sinxcosxf(x) = 2\sin x\cos x é par, ímpar ou nenhuma das duas. Justifique com cálculo.

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    f(x)=2sin(x)cos(x)=2(sinx)(cosx)=2sinxcosx=f(x)f(-x) = 2\sin(-x)\cos(-x) = 2(-\sin x)(\cos x) = -2\sin x\cos x = -f(x). Como f(x)=f(x)f(-x) = -f(x), a função é ímpar. Alternativamente, 2sinxcosx=sin(2x)2\sin x\cos x = \sin(2x), e seno é ímpar.
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    1. Calcule f(x)=2sin(x)cos(x)f(-x) = 2\sin(-x)\cos(-x).
    2. Use: sin(x)=sinx\sin(-x) = -\sin x (ímpar) e cos(x)=cosx\cos(-x) = \cos x (par).
    3. f(x)=2(sinx)(cosx)=2sinxcosx=f(x)f(-x) = 2(-\sin x)(\cos x) = -2\sin x\cos x = -f(x).
    4. Como f(x)=f(x)f(-x) = -f(x), ff é função ímpar.
  45. Ex. 12.45Modeling

    A quantidade de horas de luz solar em certa cidade é modelada por h=15cos ⁣(d600)h = 15\cos\!\left(\dfrac{d}{600}\right), onde hh é o número de horas e dd é o dia do ano. Use a equação para estimar as horas de luz em 11 de fevereiro (42º dia) e determine o período da função.

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    Substituindo d=42d = 42: h=15cos(42/600)15cos(0,07)15×0,995214,93h = 15\cos(42/600) \approx 15\cos(0{,}07) \approx 15 \times 0{,}9952 \approx 14{,}93 horas. O período é T=2π/(1/600)=1200π3770T = 2\pi/(1/600) = 1200\pi \approx 3770 dias.
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    1. Modelo: h=15cos(d600)h = 15\cos\left(\frac{d}{600}\right).
    2. Substituir d=42d = 42: h=15cos(42/600)=15cos(0,07)h = 15\cos(42/600) = 15\cos(0{,}07).
    3. Calcular: cos(0,07)0,9952\cos(0{,}07) \approx 0{,}9952, portanto h14,93h \approx 14{,}93 horas.
    4. Período: para h=Acos(Bt)h = A\cos(Bt), T=2π/B=2π600=1200πT = 2\pi/B = 2\pi \cdot 600 = 1200\pi.

Fontes

  • Algebra and Trigonometry 2e — Jay Abramson et al. (OpenStax) · 2022, 2ª ed · EN · CC-BY 4.0 · §5.1 (ângulos e radianos), §5.3 (círculo unitário), §9.2–9.3 (soma, diferença, duplo ângulo). Fonte primária dos blocos A, B, C e D.
  • Precalculus / College Algebra / Trigonometry — Carl Stitz, Jeff Zeager · 2013, v3 · EN · CC-BY-NC-SA · §10.1 (ângulos), §10.3 (círculo unitário), §10.4–10.5 (identidades). Fonte complementar dos blocos B e C.
  • Matemática elementar / Trigonometria — Wikilivros · vivo · PT-BR · CC-BY-SA · referência nativa em português, conversões e ângulos notáveis.
  • University Physics (Volume 1) — OpenStax · 2016 · EN · CC-BY 4.0 · §10.1 (variáveis rotacionais). Fonte do bloco D (modelagem física).
  • University Physics (Volume 2) — OpenStax · 2016 · EN · CC-BY 4.0 · §15.2–15.3 (circuitos AC). Fonte dos exercícios 12.35 e 12.39.

Updated on 2026-05-05 · Author(s): Clube da Matemática

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