Exercícios sobre funções trigonométricas (com respostas explicadas)

Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática e Física

Pratique funções trigonométricas com os exercícios que preparamos para você aprimorar seus conhecimentos e habilidades nessa importante área da matemática.

Questão 1

Uma função periódica se repete ao longo do eixo x. No gráfico abaixo temos a representação de uma função do tipo reto f parêntese esquerdo reto x parêntese direito igual a reto A espaço. espaço sen espaço parêntese esquerdo reto ómega. reto x parêntese direito . O produto A . reto ómega é:

Função seno

a) 2

b) 6

c) 2 reto pi.

d) 4.

Gabarito explicado

A amplitude é o módulo da medida entre a linha de equilíbrio (y = 0), e uma crista (ponto mais alto) ou vale (ponto mais baixo).

Assim, A = 2.

O período é o comprimento em x de uma onda completa, que no gráfico, é reto pi.

O coeficiente de x pode ser obtido da relação:

reto ómega igual a numerador 2 reto pi sobre denominador reto T fim da fraçãoreto ómega igual a numerador 2 reto pi sobre denominador reto pi fim da fraçãoreto ómega igual a 2

O produto entre A e reto ómega é:

reto A espaço. espaço reto ómega espaço igual a espaço 2 espaço. espaço 2 espaço igual a espaço 4

Questão 2

A função real definida por reto f parêntese esquerdo reto x parêntese direito igual a reto A. sen parêntese esquerdo reto ómega. reto x parêntese direito tem período 3reto pi e imagem [-5,5]. A lei da função é

a) f(x) = 5.sen(2/3.x)

b) f(x) = 10sen(9.x)

c) f(x) = 10.sen(3reto pi.x)

d) f(x) = 5.sen(5/2.x)

Gabarito explicado

Na função trigonométrica sen x ou cos x, os parâmetros A e w modificam suas características.

Determinação de A

A é a amplitude e altera a imagem da função, ou seja, os pontos máximos e mínimos que a função alcançará.

Nas funções senx e cos x, a imagem é [-1, 1]. O parâmetro A é um aplificador ou compressor da imagem, pois multiplacamos por ele, o resultado da função.

Sendo a imagem [-5, 5], A deve ser 5, pois: -1 . 5 = -5 e 1 . 5 = 5.

Determinação de negrito ómega

reto ómega está multiplicando x, logo, modifica a função no eixo x. Ele comprime ou estica a função de forma inversamente proporcional. Isso siginifica que ele altera o período.

Se for maior que 1 ele comprime, se for menor que 1 estica.

Ao multiplicar por 1, o período é sempre 2pi, ao multiplicar por reto ómega, o período se tornou 3reto pi. Escrevendo a proporção e resolvendo a regra de três:

2 reto pi espaço. espaço 1 espaço igual a espaço 3 reto pi espaço. espaço reto ómeganumerador 2 reto pi sobre denominador 3 reto pi fim da fração igual a reto ómega2 sobre 3 igual a reto ómega

A função é:

f(x) = 5.sen(2/3.x)

Questão 3

Dentre os gráficos abaixo, qual representa corretamente a função reto f parêntese esquerdo reto x parêntese direito igual a espaço 1 mais sen parêntese esquerdo reto x mais reto pi parêntese direito é

a) Imagem relacionada a questão.

b) Imagem relacionada a questão.

c) Imagem relacionada a questão.

d) Imagem relacionada a questão.

Questão 4

Um cometa com órbita elíptica passa próximo à Terra em intervalos regulares descritos pela função reto c parêntese esquerdo reto t parêntese direito igual a sen abre parênteses 2 sobre 3 reto t fecha parênteses onde t representa o intervalo entre suas aparições em dezenas de anos. Suponha que a última aparição do cometa foi registrada em 1982. Este cometa passará pela Terra novamente em

2015

2035

2075.

2095

Gabarito explicado

Precisamos determinar o período, tempo para um ciclo completo. Esta é o tempo em dezenas de anos para o cometa completar sua órbita e retornar para a Terra.

O período pode ser determinado pela relação:

reto ómega igual a numerador 2 reto pi sobre denominador reto T fim da fração

Explicitando T:

reto T igual a numerador 2 reto pi sobre denominador reto ómega fim da fração

O valor reto ómega é o coeficiente de t, ou seja, o número que multiplica t, que na função dada pelo problema é 2 sobre 3.

Considerando reto pi igual a 3 vírgula 1 e substituindo os valores na fórmula, temos:

reto T igual a numerador 2.3 vírgula 1 sobre denominador começar estilo mostrar 2 sobre 3 fim do estilo fim da fração igual a numerador 6 vírgula 2 sobre denominador começar estilo mostrar 2 sobre 3 fim do estilo fim da fração igual a 6 vírgula 2.3 sobre 2 igual a numerador 18 vírgula 6 sobre denominador 2 fim da fração igual a 9 vírgula 3

9,3 dezenas é igual a 93 anos.

Como a última aparição ocorreu em 1982, temos:

1982 + 93 = 2075

Conclusão

O cometa passará novamente em 2075.

Questão 5

(Enem 2021) Uma mola é solta da posição distendida conforme a figura. A figura à direita representa o gráfico da posição P (em cm) da massa m em função do tempo t (em segundo) em um sistema de coordenadas cartesianas. Esse movimento periódico é descrito por uma expressão do tipo P(t) = ± A cos (ωt) ou P(t) = ± A sen (ωt), em que A > 0 é a amplitude de deslocamento máximo e ω é a frequência, que se relaciona com o período T pela fórmula ω = 2π/T.

Considere a ausência de quaisquer forças dissipativas.

Sistema massa mola e funções trigonométrica desenhada no plano cartesiano.

A expressão algébrica que representa as posições P(t) da massa m, ao longo do tempo, no gráfico, é

a) – 3 cos (2t)

b) – 3 sen (2t)

c) 3 cos (2t)

d) – 6 cos (2t)

e) 6 sen (2t)

Gabarito explicado

Analisando o instante inicial t = 0, vemos que a posição é -3. Testaremos este par ordenado (0, -3) nas duas opções de função fornecidas no enunciado.

Para reto P parêntese esquerdo reto t parêntese direito igual a mais ou menos sen espaço parêntese esquerdo ωt parêntese direito

reto P parêntese esquerdo reto t parêntese direito igual a mais ou menos A. sen espaço parêntese esquerdo ωt parêntese direitoreto P parêntese esquerdo 0 parêntese direito igual a mais ou menos A. sen espaço parêntese esquerdo reto ómega.0 parêntese direitoreto P parêntese esquerdo 0 parêntese direito igual a mais ou menos A. sen espaço parêntese esquerdo 0 parêntese direito

Temos que seno de 0 é 0. Esta informação é obtida do círculo trigonométrico.

Assim, teríamos:

reto P parêntese esquerdo 0 parêntese direito igual a mais ou menos A. sen espaço parêntese esquerdo 0 parêntese direitoreto P parêntese esquerdo 0 parêntese direito igual a mais ou menos A. espaço 0reto P parêntese esquerdo 0 parêntese direito igual a 0

Esta informação é falsa, pois no tempo 0 a posição é -3. Ou seja, P(0) = -3. Assim, descartamos as opções com a função seno.

Testando para a função cosseno:

reto P parêntese esquerdo reto t parêntese direito igual a mais ou menos reto A. cos parêntese esquerdo reto ómega. reto t parêntese direitoreto P parêntese esquerdo 0 parêntese direito igual a mais ou menos reto A. cos parêntese esquerdo reto ómega.0 parêntese direitoreto P parêntese esquerdo 0 parêntese direito igual a mais ou menos reto A. cos parêntese esquerdo 0 parêntese direito

Mais uma vez, sabemos por meio do círculo trigonométrico que o cosseno de 0 é 1.

reto P parêntese esquerdo 0 parêntese direito igual a mais ou menos reto A. cos parêntese esquerdo 0 parêntese direitoreto P parêntese esquerdo 0 parêntese direito igual a mais ou menos reto A.1reto P parêntese esquerdo 0 parêntese direito igual a mais ou menos reto A

Do gráfico, vimos que a posição no tempo 0 é -3, por isso, A = -3.

Combinando estas informações, temos:

reto P parêntese esquerdo reto t parêntese direito igual a menos 3. cos parêntese esquerdo reto ómega. reto t parêntese direito

O período T é retirado do gráfico, ele é o comprimento entre dois picos ou dois vales, sendo T = reto pi.

A expressão para a frequência é fornecida pelo enunciado, sendo:

reto ómega igual a numerador 2 reto pi sobre denominador reto T fim da fraçãoreto ómega igual a numerador 2 reto pi sobre denominador reto pi fim da fraçãoreto ómega igual a 2

A resposta final é:

começar estilo tamanho matemático 18px reto P parêntese esquerdo reto t parêntese direito igual a menos 3. cos espaço parêntese esquerdo 2 reto t parêntese direito fim do estilo

Questão 6

(Enem 2018) Em 2014 foi inaugurada a maior roda-gigante do mundo, a High Roller, situada em Las Vegas. A figura representa um esboço dessa roda-gigante, no qual o ponto A representa uma de suas cadeiras:

Imagem associada a questão.

A partir da posição indicada, em que o segmento OA se encontra paralelo ao plano do solo, rotaciona-se a High Roller no sentido anti-horário, em torno do ponto O. Sejam t o ângulo determinado pelo segmento OA em relação à sua posição inicial, e f a função que descreve a altura do ponto A, em relação ao solo, em função de t.

Após duas voltas completas, f em o seguinte gráfico:

Imagem associada a questão.

A expressão da função altura é dada por

a) f(t) = 80sen(t) + 88

b) f(t) = 80cos(t) + 88

c) f(t) = 88 cos(t)+168

d) f(t) = 168sen(t) + 88 cos(t)

e) f(t) = 88 sen(t)+ 168cos(t)

Gabarito explicado

Para t = 0 a posição é 88.

cos(0) = 1

sen(0) = 0

Substituindo estes valores, na opção a, temos:

reto f parêntese esquerdo 0 parêntese direito igual a 80 sen parêntese esquerdo 0 parêntese direito mais 88reto f parêntese esquerdo 0 parêntese direito igual a 80.0 espaço mais espaço 88reto f parêntese esquerdo 0 parêntese direito igual a 88

Questão 7

(CEDERJ 2014) O valor máximo da função real f(x) = 1 /(2+cos(x)) é:

a) 1/3

b) 1/2

c) 1

d) 3

Gabarito explicado

O valor máximo ocorre quando o valor do denominador é o menor possível.

reto f parêntese esquerdo reto x parêntese direito igual a numerador 1 sobre denominador 2 mais cos parêntese esquerdo reto x parêntese direito fim da fração

O termo 2 + cos(x) deve ser o menor possível. Assim, devemos pensar no menor valor possível que cos(x) pode assumir.

A função cos(x) varia entre -1 e 1. Substituindo o menor valor na equação:

reto f parêntese esquerdo reto x parêntese direito igual a numerador 1 sobre denominador 2 mais cos parêntese esquerdo 0 parêntese direito fim da fraçãoreto f parêntese esquerdo reto x parêntese direito igual a numerador 1 sobre denominador 2 mais parêntese esquerdo menos 1 parêntese direito fim da fraçãoreto f parêntese esquerdo reto x parêntese direito igual a numerador 1 sobre denominador 2 espaço menos 1 fim da fraçãoreto f parêntese esquerdo reto x parêntese direito igual a 1 sobre 1negrito f negrito parêntese esquerdo negrito x negrito parêntese direito negrito igual a negrito 1

Questão 8

(UECE 2021) No plano, com o sistema de coordenadas cartesianas usual, a interseção dos gráficos das funções reais de variável real f(x)=sen(x) e g(x)=cos(x) são, para cada número inteiro k, os pontos P(xk, yk). Então, os possíveis valores para yk são

a) √2/2 e – √2/2.

b) √2/3 e – √2/3.

c) √3/2 e – √3/2.

d) √3/3 e – √3/3.

Gabarito explicado

Queremos determinar os valores de interseção das funções seno e cosseno que, como são periódicas, irão se repetir.

Os valores de seno e cosseno são iguais para os ângulos de 45° e 315°. Com a ajuda de uma tabela dos ângulos notáveis, para 45°, os valores de seno e cosseno de 45° são numerador raiz quadrada de 2 sobre denominador 2 fim da fração.

Para 315° estes valores são simétricos, ou seja, menos numerador raiz quadrada de 2 sobre denominador 2 fim da fração.

A opção correta é a letra a: numerador raiz quadrada de 2 sobre denominador 2 fim da fração espaçoe menos numerador raiz quadrada de 2 sobre denominador 2 fim da fração.

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Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.