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Appunti

Esercizi: Rapporti trigonometrici di un angolo

Esercitati★☆☆
Trasforma in radianti gli angoli di $135^\circ$ e $330^\circ$, ed esprimi in gradi sessagesimali gli angoli di $\frac{5\pi}{6}$ rad e $\frac{7\pi}{4}$ rad.

Trasforma in radianti gli angoli di $135^\circ$ e $330^\circ$, ed esprimi in gradi sessagesimali gli angoli di $\frac{5\pi}{6}$ rad e $\frac{7\pi}{4}$ rad.

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Esercitati★☆☆
Calcola il valore esatto di seno, coseno e tangente dell'angolo più piccolo di un triangolo rettangolo, sapendo che i suoi cateti misurano $5$ cm e $12$ cm.

Calcola il valore esatto di seno, coseno e tangente dell'angolo più piccolo di un triangolo rettangolo, sapendo che i suoi cateti misurano $5$ cm e $12$ cm.

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Esercitati★☆☆
Sapendo che $\cos \alpha = \frac{4}{5}$ e che $\alpha$ è un angolo acuto, trova il valore esatto di $\sin \alpha$ e $\tan \alpha$ usando le identità trigonometriche…

Sapendo che $\cos \alpha = \frac{4}{5}$ e che $\alpha$ è un angolo acuto, trova il valore esatto di $\sin \alpha$ e $\tan \alpha$ usando le identità trigonometriche fondamentali.

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Esercitati★☆☆
Calcola la seguente espressione sostituendo i rapporti trigonometrici con i loro valori esatti, senza usare la calcolatrice:…

Calcola la seguente espressione sostituendo i rapporti trigonometrici con i loro valori esatti, senza usare la calcolatrice:

$\sin^2(30^\circ) + \cos^2(45^\circ) - \tan(60^\circ) \cdot \sin(60^\circ)$

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Esercitati★☆☆
Determina in quale quadrante si trova l'angolo $\beta$ se valgono contemporaneamente $\sin \beta < 0$ e $\tan \beta > 0$.

Determina in quale quadrante si trova l'angolo $\beta$ se valgono contemporaneamente $\sin \beta < 0$ e $\tan \beta > 0$.

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Esercitati★☆☆
Trova l'angolo equivalente nel primo giro (compreso tra $0^\circ$ e $360^\circ$) per l'angolo di $1950^\circ$ e determina il segno della sua secante e della sua…

Trova l'angolo equivalente nel primo giro (compreso tra $0^\circ$ e $360^\circ$) per l'angolo di $1950^\circ$ e determina il segno della sua secante e della sua cotangente.

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In un triangolo rettangolo, la tangente di uno dei suoi angoli acuti è $\frac{3}{4}$. Determina il valore esatto della secante e della cosecante di tale angolo.

In un triangolo rettangolo, la tangente di uno dei suoi angoli acuti è $\frac{3}{4}$. Determina il valore esatto della secante e della cosecante di tale angolo.

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Esercitati★☆☆
Calcola il valore numerico della seguente espressione trigonometrica relativa ad angoli situati sugli assi:…

Calcola il valore numerico della seguente espressione trigonometrica relativa ad angoli situati sugli assi:

$3\sin(90^\circ) - 2\cos(180^\circ) + 4\sin(270^\circ) - \cos(360^\circ)$

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Esercitati★☆☆
Lucia deve calcolare i rapporti trigonometrici dell'angolo $\alpha$, sapendo che appartiene al secondo quadrante e che $\sin\alpha = \frac{3}{5}$. Nel compito scrive:…

Lucia deve calcolare i rapporti trigonometrici dell'angolo $\alpha$, sapendo che appartiene al secondo quadrante e che $\sin\alpha = \frac{3}{5}$. Nel compito scrive:

$$\cos\alpha = \sqrt{1 - \sin^2\alpha} = \sqrt{1 - \left(\frac{3}{5}\right)^2} = \sqrt{\frac{16}{25}} = \frac{4}{5}$$

e poi conclude che $\tan\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha} = \frac{3/5}{4/5} = \frac{3}{4}$.

  1. a) Indica con precisione l'errore concettuale commesso da Lucia e spiega, aiutandoti con la circonferenza goniometrica, perché il suo risultato per il segno di $\cos\alpha$ e di $\tan\alpha$ è incoerente con il quadrante indicato.
  2. b) Correggi la risoluzione e calcola il valore numerico esatto di $\cos\alpha$ e di $\tan\alpha$.
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Esercitati★☆☆
Considera l'angolo $\alpha = 210^\circ$. a) Senza ricorrere alla calcolatrice né a calcoli analitici preliminari, fai una stima ragionata collocando l'angolo sulla…

Considera l'angolo $\alpha = 210^\circ$.

  1. a) Senza ricorrere alla calcolatrice né a calcoli analitici preliminari, fai una stima ragionata collocando l'angolo sulla circonferenza goniometrica: indica a quale quadrante appartiene, deduci il segno di $\sin 210^\circ$, $\cos 210^\circ$ e $\tan 210^\circ$, e giustifica quale delle due quantità in valore assoluto deve essere maggiore, $|\sin 210^\circ|$ o $|\cos 210^\circ|$, a seconda che il raggio sia più vicino all'asse orizzontale o a quello verticale.
  2. b) Deduci ora i valori numerici esatti di $\sin 210^\circ$, $\cos 210^\circ$ e $\tan 210^\circ$ mettendo in relazione questo angolo con il corrispondente angolo notevole del primo quadrante ($30^\circ$).
  3. c) Verifica se i valori esatti ottenuti confermano la stima dei segni e delle grandezze relative formulata nel punto a).
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Esercitati★★☆
Sapendo che $\tan \gamma = -\frac{12}{5}$ e che $\gamma$ appartiene al secondo quadrante, calcola il valore esatto di $\sin \gamma$ e $\sec \gamma$.

Sapendo che $\tan \gamma = -\frac{12}{5}$ e che $\gamma$ appartiene al secondo quadrante, calcola il valore esatto di $\sin \gamma$ e $\sec \gamma$.

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Esercitati★★☆
Un edificio proietta un'ombra di $24$ metri quando l'angolo di elevazione del sole sull'orizzonte è di $53^\circ$. Scrivi l'espressione trigonometrica per calcolare…

Un edificio proietta un'ombra di $24$ metri quando l'angolo di elevazione del sole sull'orizzonte è di $53^\circ$. Scrivi l'espressione trigonometrica per calcolare l'altezza dell'edificio e determinane il valore. Se l'angolo di elevazione si dimezza, la lunghezza dell'ombra raddoppia? Giustifica la risposta basandoti sulla non linearità del rapporto tangente.

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Esercitati★★☆
Semplifica al massimo la seguente espressione trigonometrica usando le identità fondamentali, esprimendo il risultato in funzione di un solo rapporto trigonometrico:…

Semplifica al massimo la seguente espressione trigonometrica usando le identità fondamentali, esprimendo il risultato in funzione di un solo rapporto trigonometrico:

$\frac{\sin^3 x + \sin x \cdot \cos^2 x}{\cos x}$

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Esercitati★★☆
Un disco di una smerigliatrice ruota a $7200$ giri al minuto. Esprimi questa velocità angolare in radianti al secondo e calcola l'angolo esatto (in radianti) spazzato da…

Un disco di una smerigliatrice ruota a $7200$ giri al minuto. Esprimi questa velocità angolare in radianti al secondo e calcola l'angolo esatto (in radianti) spazzato da una particella del suo bordo esterno in $0,15$ secondi.

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Esercitati★★☆
Trova il valore esatto della seguente espressione riducendo prima tutti gli angoli al primo quadrante:…

Trova il valore esatto della seguente espressione riducendo prima tutti gli angoli al primo quadrante:

$\cos(120^\circ) \cdot \sin(225^\circ) - \tan(330^\circ) \cdot \cos(210^\circ)$

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Esercitati★★☆
Un pendolo lungo $80$ cm si sposta dalla sua posizione verticale di equilibrio fino a formare un angolo di $18^\circ$ con la verticale. Calcola lo spostamento…

Un pendolo lungo $80$ cm si sposta dalla sua posizione verticale di equilibrio fino a formare un angolo di $18^\circ$ con la verticale. Calcola lo spostamento orizzontale esatto della massa del pendolo e l'altezza di cui si è sollevata rispetto al suo punto più basso. Esprimi i risultati in funzione dei rapporti trigonometrici di $18^\circ$.

18° h = ? x = ? 80 cm
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Calcola i valori esatti di $\cot \alpha$ e $\csc \alpha$ sapendo che $\sec \alpha = 3$ e che il seno dell'angolo è negativo.

Calcola i valori esatti di $\cot \alpha$ e $\csc \alpha$ sapendo che $\sec \alpha = 3$ e che il seno dell'angolo è negativo.

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Esercitati★★☆
Per ottimizzare la captazione di energia solare in inverno, un pannello rettangolare lungo $2$ metri viene sollevato appoggiando uno dei lati minori sul suolo piano, in…

Per ottimizzare la captazione di energia solare in inverno, un pannello rettangolare lungo $2$ metri viene sollevato appoggiando uno dei lati minori sul suolo piano, in modo che il lato opposto si trovi esattamente a $1,2$ metri di altezza. Determina il valore esatto del coseno e della tangente dell'angolo di inclinazione del pannello.

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Si sa che un angolo $\alpha$ appartiene al secondo quadrante e che $\tan\alpha = -\frac{4}{3}$. Per calcolare i valori esatti di $\cos\alpha$ e $\sin\alpha$, due…

Si sa che un angolo $\alpha$ appartiene al secondo quadrante e che $\tan\alpha = -\frac{4}{3}$. Per calcolare i valori esatti di $\cos\alpha$ e $\sin\alpha$, due compagni di classe propongono due strategie diverse:

  • Metodo A (Rachele): applica l'identità $1 + \tan^2\alpha = \frac{1}{\cos^2\alpha}$, ricava $\cos\alpha$ scegliendo il segno adatto al quadrante e poi ottiene $\sin\alpha = \tan\alpha \cdot \cos\alpha$.

  • Metodo B (Sergio): imposta un sistema di equazioni con la definizione $\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha} = -\frac{4}{3}$ e la relazione fondamentale $\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1$, ricavando un'incognita in funzione dell'altra per sostituirla.

  1. a) Confronta i due metodi analizzando quale risulta più diretto, quale comporta meno calcoli algebrici e in quale è più facile sbagliare nella scelta dei segni.
  2. b) Applica il metodo che ritieni più efficiente per trovare i valori esatti di $\cos\alpha$ e $\sin\alpha$, giustificando la scelta del segno in ogni passaggio a partire dal quadrante di $\alpha$.
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Esercitati★★☆
Scrivi un'equazione polinomiale di secondo grado nell'incognita $\cos x$, della forma $a\cos^2 x + b\cos x + c = 0$ con coefficienti interi ($a, b, c \in \mathbb{Z}$ e…

Scrivi un'equazione polinomiale di secondo grado nell'incognita $\cos x$, della forma $a\cos^2 x + b\cos x + c = 0$ con coefficienti interi ($a, b, c \in \mathbb{Z}$ e $a > 0$), le cui soluzioni nell'intervallo $[0^\circ, 360^\circ)$ siano unicamente i quattro angoli:

$$x_1 = 60^\circ, \quad x_2 = 120^\circ, \quad x_3 = 240^\circ, \quad x_4 = 300^\circ$$

Per costruirla e giustificarla:

  1. a) Determina il valore numerico esatto che assume $\cos x$ in ciascuno di questi quattro angoli utilizzando la simmetria della circonferenza goniometrica.
  2. b) Costruisci l'equazione in funzione di $\cos x$ a partire da tali valori e semplifica i coefficienti in modo che siano numeri interi.
  3. c) Giustifica perché la tua equazione garantisce che non esista alcun altro angolo nel primo giro completo $[0^\circ, 360^\circ)$ che soddisfi l'uguaglianza.
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Esercitati★★★
Dimostra la seguente identità trigonometrica, indicando i passaggi algebrici e le relazioni fondamentali utilizzate. Supponi che $\alpha$ sia un angolo per cui tutti i…

Dimostra la seguente identità trigonometrica, indicando i passaggi algebrici e le relazioni fondamentali utilizzate. Supponi che $\alpha$ sia un angolo per cui tutti i rapporti sono definiti:

$\frac{1 - \sin \alpha}{\cos \alpha} + \frac{\cos \alpha}{1 - \sin \alpha} = 2\sec \alpha$

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Dimostra che l'area di un poligono regolare di $n$ lati inscritto in una circonferenza di raggio $R$ è data dall'espressione…

Dimostra che l'area di un poligono regolare di $n$ lati inscritto in una circonferenza di raggio $R$ è data dall'espressione $A = \frac{n \cdot R^2}{2} \sin\left(\frac{360^\circ}{n}\right)$. Applica poi la formula per calcolare l'area esatta di un ottagono regolare inscritto in una circonferenza di raggio $10$ cm.

O 360°/n R R
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Data la relazione $5\sin \theta - 2\cos \theta = 0$, determina tutti i valori esatti possibili di $\sin \theta$, $\cos \theta$ e $\tan \theta$. Discuti con…

Data la relazione $5\sin \theta - 2\cos \theta = 0$, determina tutti i valori esatti possibili di $\sin \theta$, $\cos \theta$ e $\tan \theta$. Discuti con argomentazioni in quali quadranti può trovarsi l'angolo $\theta$.

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Esercitati★★★
Semplifica al massimo la seguente espressione trigonometrica, supponendo che $x$ sia un angolo del primo quadrante. Presta particolare attenzione ai segni nella…

Semplifica al massimo la seguente espressione trigonometrica, supponendo che $x$ sia un angolo del primo quadrante. Presta particolare attenzione ai segni nella riduzione a tale quadrante:

$\frac{\sin(\pi - x) \cdot \cos\left(\frac{\pi}{2} + x\right) \cdot \tan(2\pi - x)}{\cos(\pi + x) \cdot \sin\left(\frac{3\pi}{2} - x\right)}$

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Trova tutti gli angoli $\alpha \in [0^\circ, 360^\circ)$ che soddisfano la seguente equazione trigonometrica: $2\cos^2 \alpha - 3\sin \alpha = 0$ (Suggerimento: esprimi…

Trova tutti gli angoli $\alpha \in [0^\circ, 360^\circ)$ che soddisfano la seguente equazione trigonometrica:

$2\cos^2 \alpha - 3\sin \alpha = 0$

(Suggerimento: esprimi l'intera equazione in funzione di un solo rapporto trigonometrico usando l'identità fondamentale).

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Un raggio di luce passa da un mezzo liquido con indice di rifrazione $n_1 = 1,33$ a un cristallo con indice $n_2 = 1,52$. La legge di Snell stabilisce che…

Un raggio di luce passa da un mezzo liquido con indice di rifrazione $n_1 = 1,33$ a un cristallo con indice $n_2 = 1,52$. La legge di Snell stabilisce che $n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2$, dove $\theta_1$ e $\theta_2$ sono gli angoli di incidenza e di rifrazione misurati rispetto alla normale alla superficie. Se il raggio incide con un angolo $\theta_1 = \frac{\pi}{4}$ rad, determina il valore esatto del coseno dell'angolo di rifrazione $\theta_2$.

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Due pulegge circolari di raggi $R = 15$ cm e $r = 5$ cm sono collegate da una cinghia tesa che si incrocia tra di esse. La distanza tra i centri delle pulegge è di $40$…

Due pulegge circolari di raggi $R = 15$ cm e $r = 5$ cm sono collegate da una cinghia tesa che si incrocia tra di esse. La distanza tra i centri delle pulegge è di $40$ cm. Se $\alpha$ è l'angolo che il tratto rettilineo della cinghia forma con la retta immaginaria che unisce i centri, calcola il valore esatto di $\sin \alpha$, $\cos \alpha$ e la lunghezza totale del tratto rettilineo della cinghia compreso tra i due punti di tangenza.

α R r d = 40 cm
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Dimostra che se $\alpha$ e $\beta$ sono due angoli acuti complementari (cioè $\alpha + \beta = \frac{\pi}{2}$ rad), allora vale sempre la seguente relazione…

Dimostra che se $\alpha$ e $\beta$ sono due angoli acuti complementari (cioè $\alpha + \beta = \frac{\pi}{2}$ rad), allora vale sempre la seguente relazione trigonometrica:

$\frac{\tan \alpha + \tan \beta}{\sec \alpha \cdot \sec \beta} = 1$

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Esercitati★★★
In un parco eolico della Toscana, un aerogeneratore ha il mozzo (centro di rotazione delle pale) situato a $90\text{ m}$ dal suolo e le sue pale sono lunghe…

In un parco eolico della Toscana, un aerogeneratore ha il mozzo (centro di rotazione delle pale) situato a $90\text{ m}$ dal suolo e le sue pale sono lunghe $50\text{ m}$. La posizione dell'estremo di una pala è modellizzata da una circonferenza di raggio $50\text{ m}$ centrata in $(0, 90)$, dove l'angolo $\alpha$ si misura in senso antiorario a partire dalla posizione orizzontale a destra ($3$ in punto su un orologio).

A causa di una raffica di vento, il sistema di controllo blocca la pala quando l'angolo $\alpha$ si trova nel secondo quadrante e l'anemometro registra che $\tan\alpha = -\frac{7}{24}$.

  1. a) Deduci, mediante le identità trigonometriche fondamentali e giustificando il segno in base al quadrante, i valori esatti di $\cos\alpha$ e $\sin\alpha$.
  2. b) Calcola le coordinate esatte $(x, y)$ dell'estremo della pala rispetto al suolo (prendendo l'origine alla base del palo verticale), indicando la sua altezza dal terreno e il suo scostamento orizzontale.
  3. c) Basandoti sulle proprietà di simmetria della circonferenza goniometrica, determina quale altro angolo $\beta \in [0^\circ, 360^\circ)$ porterebbe l'estremo della pala esattamente alla stessa altezza dal suolo e calcola il valore esatto di $\sin\beta$, $\cos\beta$ e $\tan\beta$.
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In una prova scritta si chiede di semplificare la seguente espressione per tutti gli angoli $\alpha \in [0^\circ, 360^\circ)$ in cui è definita: $$E(\alpha) =…

In una prova scritta si chiede di semplificare la seguente espressione per tutti gli angoli $\alpha \in [0^\circ, 360^\circ)$ in cui è definita:

$$E(\alpha) = \frac{\sqrt{1 - \sin^2\alpha}}{\cos\alpha} - \frac{\sqrt{1 - \cos^2\alpha}}{\sin\alpha}$$

Carlo consegna la seguente risposta:

«Poiché $\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1$, si ha che $\sqrt{1 - \sin^2\alpha} = \cos\alpha$ e che $\sqrt{1 - \cos^2\alpha} = \sin\alpha$. Sostituendo nell'espressione:

$$E(\alpha) = \frac{\cos\alpha}{\cos\alpha} - \frac{\sin\alpha}{\sin\alpha} = 1 - 1 = 0$$

Quindi il risultato vale $0$ per qualsiasi angolo in cui esista».

  1. a) Spiega con rigore algebrico l'errore commesso da Carlo nell'estrarre le radici quadrate ed enuncia la proprietà generale $(\sqrt{u^2})$ che ha omesso.
  2. b) Indica con ragionamento per quali angoli $\alpha \in [0^\circ, 360^\circ)$ l'espressione $E(\alpha)$ non è definita.
  3. c) Svolgi uno studio per quadranti del valore costante che $E(\alpha)$ assume in ciascuno di essi.
  4. d) A partire dal tuo studio, determina se è possibile trovare un angolo $\alpha$ tale che $E(\alpha) = 2$ e descrivi quale posizione occupa tale angolo sulla circonferenza goniometrica.
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