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Equações trigonométricas

O foco deste artigo é auxiliar o estudante na resolução de equações trigonométricas elementares do tipo sen (x) = a e cos (x) = b. Para isso sugere-se como primeira estratégia a identificação de valores constantes no gráfico de uma destas funções.
O foco deste artigo é auxiliar na resolução de equações trigonométricas elementares do tipo sen(x)=a e cos(x)=b. Para isso, vamos identificar valores constantes no gráfico dessas funções.
Tomemos como primeiro exemplo quais valores de x têm sen(x)=1 e sen(x)=1.
Observando o gráfico da função, é possível identificar para quais valores as condições impostas são satisfeitas.
Imagem 1: Gráfico do seno.
No caso de sen(x)=1, x terá os seguintes valores:
  • π2
  • 5π2=π2+4π2=π2+2π
  • 9π2=π2+8π2=π2+4π=π2+(2×2π)
  • 13π2=π2+12π2=π2+6π=π2+(3×2π)
(...)
Logo, é possível afirmar que o valor de sen(x) sempre será 1 quando x=π2+n×2π, com n sendo um número inteiro qualquer.
E, analogamente, sen(x)=1 quando x=3π2+n×2π, com n sendo um número inteiro qualquer.

Equações com cosseno

Da mesma forma, podemos pensar em quais valores de x têm cos(x)=1 e cos(x)=1.
Observando o gráfico, podemos estabelecer:
Imagem 2: Gráfico cosseno.
No caso de cos(x)=1, x terá os seguintes valores:
0, 2π, 4π, 6π, ...
Logo, é possível afirmar que o valor de cos(x) sempre será 1 quando x=n×2π, com n sendo um número inteiro qualquer.
No caso de cos(x)=1, x terá os seguintes valores:
  • π
  • 3π=π+2π
  • 5π=π+4π=π+(2×2π)
  • 7π=π+6π=π+(3×2π)
(...)
Logo, é possível afirmar que o valor de cos(x) sempre será 1 quando x=π+n×2π, com n sendo um número inteiro qualquer.

Valores não notáveis

Para valores não notáveis (aqueles que não se encontram de maneira evidente no ciclo trigonométrico), é possível explorar as funções inversas da calculadora científica associadas à representação dos arcos no ciclo trigonométrico.
Por exemplo: Para quais valores de x temos que sen(x)=13?
Atenção! Antes de efetuar o cálculo, devemos ativar as medidas em radianos na calculadora científica apertando a tecla "RAD".
Primeiro, digitamos na calculadora 1÷3, obtendo 0,333
Em seguida, ativamos a tecla "segunda função" (ou a função inversa 2nd ). Nesse momento, é possível verificar que a função sin aparece como sin1.
Ao apertar a função sin1, é possível determinar o ângulo cujo seno é 13. Nesse caso, o valor será aproximadamente 0,34 rad.
Representando o valor no ciclo trigonométrico, temos:
Imagem 3: Representação no ciclo trigonométrico de 0,34 rad.
Contudo, existe outro arco no segundo quadrante que também apresenta como seno o valor 13. Para determiná-lo, devemos deduzir de π rad o valor encontrado (0,34 rad).
Nesse caso, temos:
π0,343,140,34=2,8 rad
Imagem 4: Representação no ciclo trigonométrico de 2,8 rad.
Finalmente, devemos generalizar os valores obtidos para arcos que se encontrem nas outras voltas do ciclo trigonométrico. Como cada volta completa no ciclo trigonométrico equivale a 2π rad, temos que os valores de x que satisfazem a equação sen(x)=13 são x=0,34+2π×n e x=2,8+2π×n para n inteiro e positivo.
Devemos lembrar que os valores de seno são positivos nos 2 primeiros quadrantes. Por isso, pensamos em πα. Caso fosse 13, o valor de x estaria no terceiro e no quarto quadrante. Então, pensaríamos em π+α e 2πα.
Vamos precisar fazer a conversão ao primeiro quadrante sempre da mesma forma:
ConversãoFórmula
do 2º para o 1ºπα
do 3º para o 1ºπ+α
do 4º para o 1º2πα
Se estivéssemos trabalhando com o cosseno, teríamos de pensar que ele tem valores positivos no primeiro e no quarto quadrante, e negativos no segundo e no terceiro quadrante.
Os cálculos para arcos não notáveis são análogos para seno e cosseno.
Para concluir, se a equação de seno ou cosseno pedir um valor de x que dê um dos arcos fundamentais, o gráfico nos ajudará a responder. Basta observar o padrão, o período. Quando o valor da imagem da função for um valor diferente dos arcos fundamentais, precisaremos da ajuda de uma calculadora científica. Ela nos dará o valor em radianos para um ângulo do primeiro quadrante e, em seguida, fazemos a conversão dos outros quadrantes conforme a tabela anterior.

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