Pular para o conteúdo principal

Questão de Matemática — Trigonometria — CESPE / CEBRASPE 2025

MatemáticaTrigonometria
Código
ce222363
Banca
CESPE / CEBRASPE
Órgão
UNIVESP
Ano
2025
Nível
Superior
Cargo
Supervisor Pedagógico - Área de Atuação 4: Educação Matemática e Áreas Afins
Se tg(θ) = √5 e 0 ≤ θ < π/2, então o valor de cos(3θ) deverá ser igual a
  1. A√5/3.
  2. B√30/6.
  3. C-1.
  4. D-7√6/18.
  5. E-2/3.
Revelar gabarito e comentário

GabaritoD — -7√6/18.

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”.

Trigonometria: cosseno do arco triplo

Gabarito: letra D. Como tanθ=5\tan \theta = \sqrt{5} e θ\theta está no primeiro quadrante, temos sinθ=56\sin \theta = \frac{\sqrt{5}}{\sqrt{6}} e cosθ=16\cos \theta = \frac{1}{\sqrt{6}}. Aplicando a fórmula do cosseno do arco triplo, cos3θ=4cos3θ3cosθ\cos 3\theta = 4\cos^3 \theta - 3\cos \theta, obtemos cos3θ=7618\cos 3\theta = -\frac{7\sqrt{6}}{18}, que corresponde à alternativa D.

A questão exige o domínio de duas ferramentas: a relação fundamental da trigonometria e as fórmulas de multiplicação de arcos. Vamos por partes.

Primeiro, precisamos encontrar cosθ\cos \theta a partir de tanθ\tan \theta. Sabemos que tanθ=sinθcosθ\tan \theta = \frac{\sin \theta}{\cos \theta} e que sin2θ+cos2θ=1\sin^2 \theta + \cos^2 \theta = 1. Uma forma direta é usar a identidade 1+tan2θ=sec2θ=1cos2θ1 + \tan^2 \theta = \sec^2 \theta = \frac{1}{\cos^2 \theta}. Como θ\theta está no primeiro quadrante, o cosseno é positivo.

Com tanθ=5\tan \theta = \sqrt{5}, temos:

1+(5)2=1cos2θ1+5=1cos2θ6=1cos2θcos2θ=16cosθ=161 + (\sqrt{5})^2 = \frac{1}{\cos^2 \theta} \Rightarrow 1 + 5 = \frac{1}{\cos^2 \theta} \Rightarrow 6 = \frac{1}{\cos^2 \theta} \Rightarrow \cos^2 \theta = \frac{1}{6} \Rightarrow \cos \theta = \frac{1}{\sqrt{6}}

Agora, aplicamos a fórmula do cosseno do arco triplo:

cos3θ=4cos3θ3cosθ\cos 3\theta = 4\cos^3 \theta - 3\cos \theta

Substituindo cosθ=16\cos \theta = \frac{1}{\sqrt{6}}:

cos3θ=4(16)33(16)=46636=23636=2936=736\cos 3\theta = 4\left(\frac{1}{\sqrt{6}}\right)^3 - 3\left(\frac{1}{\sqrt{6}}\right) = \frac{4}{6\sqrt{6}} - \frac{3}{\sqrt{6}} = \frac{2}{3\sqrt{6}} - \frac{3}{\sqrt{6}} = \frac{2 - 9}{3\sqrt{6}} = -\frac{7}{3\sqrt{6}}

Racionalizando:

73666=7618-\frac{7}{3\sqrt{6}} \cdot \frac{\sqrt{6}}{\sqrt{6}} = -\frac{7\sqrt{6}}{18}

Portanto, cos3θ=7618\cos 3\theta = -\frac{7\sqrt{6}}{18}, que é exatamente a alternativa D.

  1. 1Achar cos θ via sec²θ
  2. 2Aplicar fórmula do arco triplo
  3. 3Substituir e simplificar
  4. 4Racionalizar o resultado
LEVEL · soulevel.com.br

Alternativa A — ❌ Incorreta

53\frac{\sqrt{5}}{3} é o valor de tanθ\tan \theta dividido por 3\sqrt{3}, ou seja, 53=53\frac{\sqrt{5}}{\sqrt{3}} = \sqrt{\frac{5}{3}}. Isso não corresponde a nenhuma razão trigonométrica direta de θ\theta ou de 3θ3\theta. O candidato pode ter confundido cos3θ\cos 3\theta com tanθ3\frac{\tan \theta}{\sqrt{3}} ou com sinθ\sin \theta simplificado incorretamente.

Alternativa B — ❌ Incorreta

306\frac{\sqrt{30}}{6} é o valor de 56\frac{\sqrt{5}}{\sqrt{6}}, que é exatamente sinθ\sin \theta. O candidato que calculou sinθ\sin \theta corretamente, mas esqueceu de aplicar a fórmula do arco triplo, marcaria esta alternativa. É um distrator clássico: apresenta o valor de uma função trigonométrica do ângulo simples, não do triplo.

Alternativa C — ❌ Incorreta

1-1 é o valor de cosπ\cos \pi, ou seja, cos180°\cos 180°. O candidato pode ter pensado que 3θ3\theta seria um ângulo notável, mas com tanθ=5\tan \theta = \sqrt{5}, temos θ65,9°\theta \approx 65,9°, então 3θ197,7°3\theta \approx 197,7°, cujo cosseno não é 1-1. Também poderia ser uma confusão com cos3θ\cos 3\theta quando θ=60°\theta = 60°, mas isso não se aplica aqui.

Alternativa D — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Como demonstrado no desenvolvimento, cos3θ=7618\cos 3\theta = -\frac{7\sqrt{6}}{18}. O sinal negativo é esperado, pois 3θ3\theta está no terceiro quadrante (já que θ65,9°\theta \approx 65,9°, 3θ197,7°3\theta \approx 197,7°), onde o cosseno é negativo. A alternativa está correta e é o gabarito.

Alternativa E — ❌ Incorreta

23-\frac{2}{3} é um valor que poderia surgir de uma simplificação incorreta de 2936\frac{2 - 9}{3\sqrt{6}} se o candidato ignorasse a raiz no denominador, ou de uma confusão com cos2θ\cos 2\theta ou outra identidade. Não corresponde ao valor correto de cos3θ\cos 3\theta.

NÃO CAIA NESSA!

A banca explora a confusão entre as funções trigonométricas do ângulo simples e do arco triplo. O candidato que calcula sinθ=56\sin \theta = \frac{\sqrt{5}}{\sqrt{6}} e marca a alternativa B, ou que simplifica incorretamente a expressão final e chega a 23-\frac{2}{3}, cai na armadilha. A chave é lembrar que cos3θ\cos 3\theta exige a fórmula de multiplicação de arcos, não apenas a relação fundamental.

PEGA ESSA DICA!

Para questões que pedem cos3θ\cos 3\theta, sin3θ\sin 3\theta ou tan3θ\tan 3\theta, memorize as fórmulas de arco triplo: cos3θ=4cos3θ3cosθ\cos 3\theta = 4\cos^3 \theta - 3\cos \theta, sin3θ=3sinθ4sin3θ\sin 3\theta = 3\sin \theta - 4\sin^3 \theta, e tan3θ=3tanθtan3θ13tan2θ\tan 3\theta = \frac{3\tan \theta - \tan^3 \theta}{1 - 3\tan^2 \theta}. Se você esquecer, pode derivá-las usando as fórmulas de soma de arcos: cos(2θ+θ)\cos(2\theta + \theta) e sin(2θ+θ)\sin(2\theta + \theta).

Gabarito: letra D

Link permanente: /questoes/ce222363