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2ª série · Matemática
Trigonometria · Trigonometria

Lei dos cossenos

A lei dos senos exige sempre um lado e o seu ângulo oposto. Mas e se você conhece dois lados e o ângulo entre eles, sem nenhum par "lado e ângulo oposto" completo? Imagine medir a distância entre duas pontas de uma lagoa sem atravessá-la. Para isso existe a lei dos cossenos: uma versão generalizada do Teorema de Pitágoras, que vale em qualquer triângulo.

Uma generalização de Pitágoras

Se o ângulo $C$ fosse de $90^\circ$, teríamos $\cos C=0$ e a fórmula viraria exatamente o Teorema de Pitágoras. A lei dos cossenos acrescenta um termo de correção quando o ângulo não é reto.

Triângulo com lados a, b, c e o ângulo C oposto ao lado c, para formular a lei dos cossenos. C A B C c b a
Pratica★☆☆Por começar
Em um triângulo $ABC$, são conhecidos os lados $b=5$ cm, $c=8$ cm e o ângulo compreendido $A=60^\circ$. Calcule o comprimento do lado $a$.

Em um triângulo $ABC$, são conhecidos os lados $b=5$ cm, $c=8$ cm e o ângulo compreendido $A=60^\circ$. Calcule o comprimento do lado $a$.

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Pratica★☆☆Por começar
Em um triângulo $ABC$, os lados medem $a=10$ cm, $b=12$ cm e o ângulo compreendido é $C=45^\circ$. Aplique o teorema dos cossenos para calcular o valor exato do lado $c$.

Em um triângulo $ABC$, os lados medem $a=10$ cm, $b=12$ cm e o ângulo compreendido é $C=45^\circ$. Aplique o teorema dos cossenos para calcular o valor exato do lado $c$.

C B A a = 10 b = 12 c = ? 45°
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Calculando um lado: dois lados e o ângulo compreendido

Se você conhece dois lados e o ângulo que eles formam (caso LAL), o terceiro lado sai direto da substituição na fórmula.

Paralelogramo de lados 4 e 6 centímetros com ângulo obtuso de 120 graus, usado para calcular a diagonal maior. 120° 4 6 d
Pratica★☆☆Por começar
Um paralelogramo tem dois lados adjacentes que medem 4 cm e 6 cm. Se o ângulo entre eles é de $120^\circ$, calcule o comprimento da diagonal maior.

Um paralelogramo tem dois lados adjacentes que medem 4 cm e 6 cm. Se o ângulo entre eles é de $120^\circ$, calcule o comprimento da diagonal maior.

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Pratica★☆☆Por começar
Em um triângulo isósceles $ABC$, os lados $a$ e $b$ medem 6 cm cada um, e o ângulo desigual $C=30^\circ$. Calcule o valor exato do lado $c$ deixando o resultado com…

Em um triângulo isósceles $ABC$, os lados $a$ e $b$ medem 6 cm cada um, e o ângulo desigual $C=30^\circ$. Calcule o valor exato do lado $c$ deixando o resultado com radicais.

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Pratica★☆☆Por começar
A Ana precisa calcular a distância entre duas balizas, $B$ e $C$, conhecendo as distâncias a partir da sua posição de observação $A$ ($b = AC = 6\text{ m}$ e…

A Ana precisa calcular a distância entre duas balizas, $B$ e $C$, conhecendo as distâncias a partir da sua posição de observação $A$ ($b = AC = 6\text{ m}$ e $c = AB = 10\text{ m}$) e o ângulo formado pelas visuais, $\widehat{A} = 120^\circ$. Na sua prova, escreve o seguinte desenvolvimento:

$$a^2 = 6^2 + 10^2 - 2 \cdot 6 \cdot 10 \cdot \cos(120^\circ) = 36 + 100 - 120 \cdot 0,5 = 136 - 60 = 76 \implies a = \sqrt{76} \approx 8,72\text{ m}$$
  1. a) Sem refazer as operações numéricas no início, fundamente geometricamente por que razão o resultado da Ana não pode estar correto, comparando a figura com um triângulo retângulo de catetos $6\text{ m}$ e $10\text{ m}$.
  2. b) Localize o erro matemático concreto cometido pela Ana, explique que propriedade das razões trigonométricas ela não levou em conta e calcule o valor correto do lado $a$ arredondado a duas casas decimais.
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Calculando um ângulo: os três lados

Se você conhece os três lados (caso LLL), isole o cosseno do ângulo desejado. O sinal do resultado diz se o ângulo é agudo (cosseno positivo) ou obtuso (cosseno negativo).

Triângulo de lados 3, 5 e 7 centímetros, com o ângulo incógnita C oposto ao lado maior. 7 3 5 C = ?
Pratica★☆☆Por começar
Em um triângulo $ABC$, os comprimentos dos lados são $a=3$ cm, $b=5$ cm e $c=7$ cm. Calcule a medida do ângulo $C$.

Em um triângulo $ABC$, os comprimentos dos lados são $a=3$ cm, $b=5$ cm e $c=7$ cm. Calcule a medida do ângulo $C$.

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Pratica★☆☆Por começar
Determine a medida do ângulo $B$ em um triângulo cujos lados são $a=7$ cm, $b=8$ cm e $c=9$ cm.

Determine a medida do ângulo $B$ em um triângulo cujos lados são $a=7$ cm, $b=8$ cm e $c=9$ cm.

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Pratica★☆☆Por começar
Determine o maior ângulo de um triângulo cujos lados medem 4 cm, 5 cm e 6 cm.

Determine o maior ângulo de um triângulo cujos lados medem 4 cm, 5 cm e 6 cm.

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Pratica★★☆Por começar
Uma treliça de telhado triangular tem lados de 5 m, 7 m e 9 m. Calcule o ângulo oposto ao lado mais longo.

Uma treliça de telhado triangular tem lados de 5 m, 7 m e 9 m. Calcule o ângulo oposto ao lado mais longo.

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Distâncias inacessíveis e outras aplicações

A lei dos cossenos é a ferramenta quando duas distâncias e o ângulo entre elas podem ser medidos, mas a distância procurada não: topografia, navegação, esportes e até a composição de forças em Física.

Duas distâncias medidas a partir de um ponto C para calcular a distância inacessível entre A e B. 40° A B C 15 m 20 m AB = ?
Pratica★☆☆Por começar
Calcule a distância entre dois pontos inacessíveis $A$ e $B$, sabendo que a partir de um ponto de observação $C$ foram medidas as distâncias $CA = 15$ m e $CB = 20$ m, e…

Calcule a distância entre dois pontos inacessíveis $A$ e $B$, sabendo que a partir de um ponto de observação $C$ foram medidas as distâncias $CA = 15$ m e $CB = 20$ m, e o ângulo visual $ACB$ é de $40^\circ$.

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Pratica★★☆Por começar
Dois aviões partem de um mesmo aeroporto ao mesmo tempo. O avião A voa a $800$ km/h com um rumo de $040^\circ$ e o avião B voa a $650$ km/h com um rumo de $115^\circ$.…

Dois aviões partem de um mesmo aeroporto ao mesmo tempo. O avião A voa a $800$ km/h com um rumo de $040^\circ$ e o avião B voa a $650$ km/h com um rumo de $115^\circ$. Que distância em linha reta os separa após 1,5 horas de voo?

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Pratica★★☆Por começar
Para medir a distância através de um lago entre os pontos $A$ e $B$, um topógrafo se posiciona no ponto $C$. Ele mede as distâncias $CA = 125,5$ m e $CB = 180,2$ m, e o…

Para medir a distância através de um lago entre os pontos $A$ e $B$, um topógrafo se posiciona no ponto $C$. Ele mede as distâncias $CA = 125,5$ m e $CB = 180,2$ m, e o ângulo $ACB = 75^\circ$. Calcule a distância $AB$.

C B A 180,2 m 125,5 m d = ? 75°
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Pratica★★☆Por começar
Em um campo de futebol, um jogador encontra-se a 25 m de uma trave do gol e a 28 m da outra trave. Sabendo que o gol tem uma largura regulamentar de 7,32 m, sob que…

Em um campo de futebol, um jogador encontra-se a 25 m de uma trave do gol e a 28 m da outra trave. Sabendo que o gol tem uma largura regulamentar de 7,32 m, sob que ângulo o jogador vê o gol de uma extremidade à outra?

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Pratica★★★Por começar
Em um triângulo, os comprimentos dos lados são $x$, $x+2$ e $x+4$. Se o maior dos ângulos mede $120^\circ$, escreva a equação correspondente, determine o valor de $x$ e…

Em um triângulo, os comprimentos dos lados são $x$, $x+2$ e $x+4$. Se o maior dos ângulos mede $120^\circ$, escreva a equação correspondente, determine o valor de $x$ e os comprimentos exatos dos três lados.

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Resumo

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