Exercício 8.1 · Exame Nacional Matemática B 1.ª fase 2022

Tema: Trigonometria e fenómenos periódicos · Do exame 1.ª fase (2022)

Enunciado

No verão passado, o João esteve a observar os pássaros que voavam perto da casa do avô.

Um pássaro descrevia um voo horizontal em linha reta quando, em certo momento, observou um alimento no ramo de uma árvore, à mesma altura do voo que estava a efetuar. Para se aproximar do alimento, o pássaro descreveu, no mesmo plano horizontal, um arco de circunferência.

A situação, vista de cima, está representada no esquema da Figura 7. Nesta figura, que não está à escala:

o segmento de reta [AB][AB] representa o voo inicial do pássaro, em linha reta;

o ponto CC representa a localização do alimento;

o ponto OO representa o centro da circunferência que contém o arco BCBC descrito pelo pássaro;

a circunferência de centro OO é tangente à reta ABAB no ponto BB;

rr é o raio da circunferência, em metros;

α\alpha é a amplitude, em graus, do ângulo agudo que a reta ABAB faz com o segmento de reta [BC][BC];

dd é a distância de BB a CC, em metros.

8.1. Mostre que r=d2sen⁡αr = \dfrac{d}{2\operatorname{sen}\alpha}.

Na sua resposta, comece por decompor o triângulo [BOC][BOC] pela altura relativa a [BC][BC].

Enunciado: Exercício 8.1 · Exame Nacional Matemática B 1.ª fase 2022

Resolução

Segundo os critérios oficiais de classificação

Mostre que r = d / (2 sen alpha).

Resposta: Decompor o triângulo [BOC][BOC] pela altura [OD][OD] (sendo DD o ponto médio de [BC][BC]). Como a reta ABAB é tangente à circunferência em BB, a reta OBOB é perpendicular a ABAB, donde AB^O=90∘A\hat{B}O = 90^\circ. Logo, DB^O=90∘−αD\hat{B}O = 90^\circ - \alpha. No triângulo retângulo [BDO][BDO], cos⁡(90∘−α)=BD‾BO‾=d2r\cos(90^\circ - \alpha) = \dfrac{\overline{BD}}{\overline{BO}} = \dfrac{\frac{d}{2}}{r}. Como cos⁡(90∘−α)=sen⁡α\cos(90^\circ - \alpha) = \operatorname{sen}\alpha, tem-se sen⁡α=d2r\operatorname{sen}\alpha = \dfrac{d}{2r}, ou seja, r=d2sen⁡αr = \dfrac{d}{2\operatorname{sen}\alpha}.

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