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Questão de Matemática — Trigonometria — CESPE / CEBRASPE 2025

MatemáticaTrigonometria
Código
ce222362
Banca
CESPE / CEBRASPE
Órgão
UNIVESP
Ano
2025
Nível
Superior
Cargo
Supervisor Pedagógico - Área de Atuação 4: Educação Matemática e Áreas Afins
Se t = tg (x/2), então o valor de cosec(x) - cotg(x) em função de t é igual a
  1. A1/t.
  2. B1-t/1+t.
  3. Ct.
  4. D2t/1+t².
  5. E1-t²/1+t².
Revelar gabarito e comentário

GabaritoC — t.

Comentário gerado por IA. É um apoio ao estudo, ancorado em fontes, mas pode conter imprecisões — confira sempre na fonte oficial (lei, súmula, edital e gabarito da banca). Encontrou um erro? Use “Reportar”.

Identidades trigonométricas: expressões em função de t = tg(x/2)

Gabarito: letra C. A expressão csc⁡x−cot⁡x\csc x - \cot x pode ser reescrita como 1sin⁡x−cos⁡xsin⁡x=1−cos⁡xsin⁡x\frac{1}{\sin x} - \frac{\cos x}{\sin x} = \frac{1 - \cos x}{\sin x}. Usando as identidades de arco metade, 1−cos⁡x=2sin⁡2(x/2)1 - \cos x = 2\sin^2(x/2) e sin⁡x=2sin⁡(x/2)cos⁡(x/2)\sin x = 2\sin(x/2)\cos(x/2), obtemos 2sin⁡2(x/2)2sin⁡(x/2)cos⁡(x/2)=sin⁡(x/2)cos⁡(x/2)=tan⁡(x/2)=t\frac{2\sin^2(x/2)}{2\sin(x/2)\cos(x/2)} = \frac{\sin(x/2)}{\cos(x/2)} = \tan(x/2) = t. Portanto, a expressão é igual a tt.

A questão explora a habilidade de manipular identidades trigonométricas, especialmente as fórmulas de arco metade. O ponto central é reconhecer que csc⁡x−cot⁡x\csc x - \cot x pode ser simplificado para uma expressão que envolve apenas tan⁡(x/2)\tan(x/2). Vamos detalhar o raciocínio:

  1. Definições básicas: csc⁡x=1sin⁡x\csc x = \frac{1}{\sin x} e cot⁡x=cos⁡xsin⁡x\cot x = \frac{\cos x}{\sin x}. Portanto, csc⁡x−cot⁡x=1−cos⁡xsin⁡x\csc x - \cot x = \frac{1 - \cos x}{\sin x}.

  1. Identidades de arco metade:

    • 1−cos⁡x=2sin⁡2(x2)1 - \cos x = 2\sin^2\left(\frac{x}{2}\right)

    • sin⁡x=2sin⁡(x2)cos⁡(x2)\sin x = 2\sin\left(\frac{x}{2}\right)\cos\left(\frac{x}{2}\right)

  1. Substituição e simplificação:

    $$

    1−cos⁡xsin⁡x=2sin⁡2(x/2)2sin⁡(x/2)cos⁡(x/2)=sin⁡(x/2)cos⁡(x/2)=tan⁡(x2)=t.\frac{1 - \cos x}{\sin x} = \frac{2\sin^2(x/2)}{2\sin(x/2)\cos(x/2)} = \frac{\sin(x/2)}{\cos(x/2)} = \tan\left(\frac{x}{2}\right) = t.

    $$

Essa é uma identidade clássica que relaciona csc⁡x−cot⁡x\csc x - \cot x com a tangente do arco metade. A banca explora justamente o conhecimento dessas transformações.

Expressão

Definição

Substituição (arco metade)

Resultado

csc⁡x−cot⁡x\csc x - \cot x

1sin⁡x−cos⁡xsin⁡x=1−cos⁡xsin⁡x\frac{1}{\sin x} - \frac{\cos x}{\sin x} = \frac{1 - \cos x}{\sin x}

2sin⁡2(x/2)2sin⁡(x/2)cos⁡(x/2)\frac{2\sin^2(x/2)}{2\sin(x/2)\cos(x/2)}

sin⁡(x/2)cos⁡(x/2)=tan⁡(x/2)=t\frac{\sin(x/2)}{\cos(x/2)} = \tan(x/2) = t

sin⁡x\sin x

—

2t1+t2\frac{2t}{1+t^2}

2t1+t2\frac{2t}{1+t^2}

cos⁡x\cos x

—

1−t21+t2\frac{1-t^2}{1+t^2}

1−t21+t2\frac{1-t^2}{1+t^2}

tan⁡x\tan x

—

2t1−t2\frac{2t}{1-t^2}

2t1−t2\frac{2t}{1-t^2}

csc⁡x+cot⁡x\csc x + \cot x

1+cos⁡xsin⁡x\frac{1+\cos x}{\sin x}

2cos⁡2(x/2)2sin⁡(x/2)cos⁡(x/2)\frac{2\cos^2(x/2)}{2\sin(x/2)\cos(x/2)}

cos⁡(x/2)sin⁡(x/2)=1t\frac{\cos(x/2)}{\sin(x/2)} = \frac{1}{t}

Alternativa A — ❌ Incorreta

Apresenta 1/t1/t. Isso seria o valor de cot⁡(x/2)\cot(x/2), não de csc⁡x−cot⁡x\csc x - \cot x. O candidato que confunde as relações inversas pode cair nessa armadilha, mas a expressão correta é tt, não seu inverso.

Alternativa B — ❌ Incorreta

Apresenta 1−t1+t\frac{1-t}{1+t}. Essa expressão aparece em outras identidades, como tan⁡(π4−x2)\tan\left(\frac{\pi}{4} - \frac{x}{2}\right), mas não corresponde a csc⁡x−cot⁡x\csc x - \cot x. É um distrator que mistura fórmulas de tangente da diferença.

Alternativa C — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Como demonstrado, csc⁡x−cot⁡x=tan⁡(x/2)=t\csc x - \cot x = \tan(x/2) = t. A simplificação usando as identidades de arco metade confirma exatamente essa igualdade.

Alternativa D — ❌ Incorreta

Apresenta 2t1+t2\frac{2t}{1+t^2}. Essa é a fórmula para sin⁡x\sin x em função de t=tan⁡(x/2)t = \tan(x/2): sin⁡x=2t1+t2\sin x = \frac{2t}{1+t^2}. O candidato que memoriza as fórmulas de substituição universal pode confundir, mas aqui a expressão pedida é outra.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Apresenta 1−t21+t2\frac{1-t^2}{1+t^2}. Essa é a fórmula para cos⁡x\cos x em função de tt: cos⁡x=1−t21+t2\cos x = \frac{1-t^2}{1+t^2}. Novamente, é uma identidade relacionada, mas não é o valor de csc⁡x−cot⁡x\csc x - \cot x.

NÃO CAIA NESSA!

A banca mistura as fórmulas de transformação em função de t=tan⁡(x/2)t = \tan(x/2). As alternativas D e E trazem exatamente as expressões de sin⁡x\sin x e cos⁡x\cos x em função de tt, que são muito cobradas. O aluno que decora essas fórmulas sem entender a origem pode marcar uma delas, mas a questão pede csc⁡x−cot⁡x\csc x - \cot x, que se simplifica para tt. Fique atento: sempre que aparecer csc⁡x−cot⁡x\csc x - \cot x, lembre-se da identidade csc⁡x−cot⁡x=tan⁡(x/2)\csc x - \cot x = \tan(x/2).

PEGA ESSA DICA!

Para resolver rapidamente, memorize as principais identidades de arco metade:

  • sin⁡x=2t1+t2\sin x = \frac{2t}{1+t^2}

  • cos⁡x=1−t21+t2\cos x = \frac{1-t^2}{1+t^2}

  • tan⁡x=2t1−t2\tan x = \frac{2t}{1-t^2}

  • csc⁡x−cot⁡x=t\csc x - \cot x = t

  • csc⁡x+cot⁡x=1t\csc x + \cot x = \frac{1}{t}

Essas relações são úteis em diversas questões de trigonometria.

Gabarito: letra C

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