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Matemágica

Trigonometria no círculo unitário

Arraste um ponto sobre o círculo e veja sen, cos e tan como segmentos e como gráficos, com graus, radianos, quadrantes e as identidades fundamentais.

Nível 2 · Intermediário Ferramenta Origem: nova

Trigonometria no círculo unitário

Considere o círculo de raio 1 centrado na origem. Um ponto P dele, a partir do eixo x e girando no sentido anti-horário por um ângulo θ, tem coordenadas P = (cos θ, sen θ). Essa definição vale para qualquer ângulo, inclusive negativos e maiores que uma volta, e é por isso que o círculo unitário é a base de toda a trigonometria.

As funções como segmentos

Por isso tan é indefinida em 90°, 270° e seus múltiplos: o segmento tangente vai para o infinito.

Graus e radianos

O ângulo completo tem 360° ou 2π radianos. A conversão é θ_rad = θ_graus · π / 180. Radianos são a medida natural porque o comprimento de um arco de círculo unitário é o próprio ângulo: um arco de π/3 mede π/3. A ferramenta mostra as duas unidades, com frações de π quando possível (π/4, 2π/3).

Quadrante e ângulo de referência

Os quadrantes dividem o plano: no primeiro, sen e cos são positivos; no segundo, só sen; no terceiro, só tan; no quarto, só cos. O ângulo de referência é o agudo que o raio faz com o eixo x. Os valores de sen e cos em qualquer ângulo são os de sua referência, com o sinal do quadrante. Por exemplo, sen(150°) = sen(30°) = 1/2, porque 150° está no segundo quadrante.

Identidades fundamentais

A ferramenta verifica cada identidade no ângulo atual. Quando um lado é indefinido, a verificação mostra "indefinida neste ângulo", e não um número inválido.

Aplicações

A trigonometria mede alturas e distâncias (um topógrafo mede um ângulo e a distância até a base), descreve ondas sonoras e de luz, modela ciclos como as marés e as estações do ano e é a base da rotação em gráficos de computador e jogos.

Desafios

  1. Em que ângulos a tangente não existe? Mostre que, nesses pontos, o segmento tan θ vira vertical e 'escapa' do círculo.

    Dica

    Observe o campo tan no painel: ele fica indefinido quando cos θ = 0.

  2. Encontre um ângulo em que sen θ = cos θ no primeiro quadrante. Qual o valor de tan θ nele?

    Dica

    Os dois segmentos têm o mesmo comprimento sobre a diagonal do primeiro quadrante.

  3. Ajuste θ para 7π/6 e explique por que sen e cos são ambos negativos. Qual é o ângulo de referência?

    Dica

    No terceiro quadrante, as duas coordenadas do ponto são negativas. A referência é o agudo com o eixo x.

  4. Compare as curvas de sen e cos: por quanto o gráfico de cos deve ser deslocado para coincidir com o de sen?

    Dica

    Use o ponto azul e o ponto verde sobre a reta vertical e veja a diferença de fase.

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Conceitos

Cada conceito leva à lista de aulas que o usam, por disciplina.