CONSTRUINDO GRÁFICOS DE FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS INVERSAS

Construindo o Gráfico de Funções Seno Inversas

O gráfico de y = sen( x ) não é uma função um - a - um desde que ele falhe na linha horizontal. Por causa disso, ela não tem uma função inversa.  Essa situação é ilustrada no gráfico abaixo com um linha sólida representando y = sen( x ) e a linha pontilhada representando o gráfico da inversa.  Note que a inversa  não é uma função, pois falha no teste da linha vertical.


 
 

Se desejarmos a inversa dessa função, o domínio da função seno deve ser restrito para um intervalo onde o gráfico é crescente ou decrescente.  Embora muitos intervalos satisfaçam essa condição, usaremos o seguinte intervalo:     [-  ].

Por que o domínio de  y = sen( x ) não é restrito aos intervalos [0, ], [, 2]  ou  [-, 0] ?

As funções seno são ambas crescentes e decrescentes nesses intervalos.

Examine o gráfico da função seno e sua inversa no intervalo  [-  ].
 

Qual é a imagem expressada na notação intervalo da função seno restrita?
    I = [-1, 1]

Qual o domínio expressado na notação intervalo da função seno inversa?
    I = [-1, 1]

Os gráficos da função seno  restrita e da função seno inversa são reflexões uma da outra com respeito a qual reta?
    y = x

Usando o domínio restrito [-  ], a função seno é uma função que  tem sua função inversa.  A inversa da função seno restrita é denotada por sen -1 ( x ), lemos "seno inverso", ou por arcsen ( x ).

ATENÇÃO:  O (- 1) em sen -1 ( x ) não é um expoente.  Consequentemente, .
(- 1) é usado para denotar função inversa.
 

A definição da função seno inversa afirma que y = sen -1 ( x ), se e somente se x = sen y, onde    .

Isto irá ajudá- lo a encontrar o valor de uma função trigonométrica inversa como um ângulo.  Por exemplo, se y = sen -1 ( 1 ) , estão y é o ângulo no intervalo [-  ] cujo seno é 1.

O ângulo cujo seno é 1 pode ser determinado numericamente em uma tabela de valores ou graficamente.  Examine a tabela de valores e gráfico de y 2 = arcsen ( x ).
 

 

Baseado no gráfico e na tabela de valores, que o ângulo (expressado em radianos) corresponde a y 2 = arcsen ( 1 ) ?
    O ângulo é 

O valor de y em y = sen -1 ( 1 ) pode ser encontrado diretamente usando o MathView . Como podemos ver no caso em que x =  1.

 

Qual ângulo (expressado em radianos) é a solução de y 2 = arcsen ( 1 )?
    O ângulo é .

Utilize o quadro acima e calcule o valor do arcoseno para os seguintes valores de x. Dica: Basta substituir o valor de x e verificar o resultado . No caso para escrever raiz quadrada usaremos potência, ou seja no da letra a, o procedimento é:

 
 
Arco Valor do ângulo em radianos
a) 
 
a) 
b)  
 
b) 
c)  c) 
d)  d) 
 
 

Construindo Gráficos de Funções Cosseno Inversas

Da mesma forma que y = sen( x ), o gráfico de y = cos ( x ) não é uma função um - a - um desde que ele falhe no teste da linha horizontal.  Por causa disso, ele não tem uma função inversa.  Esta situação está ilustrada no gráfico abaixo com a linha sólida representando y = cos ( x ) e a linha pontilhada representando o gráfico da inversa.  Note que a inversa não é uma função pois ela falha no teste da linha vertical.


 

Querendo que a inversa seja uma função, o domínio da função cosseno deve ser restrito ao intervalo onde o gráfico é crescente ou decrescente.  Embora muitos intervalos satisfaçam esse restriçãol, aquele que universalmente concorda com este intervalo [0, ].

Por que o domínio de y = cos ( x ) não é restrito ao intervalo [-  ]  ou [  , 3 ] ?
    - A função coseno é  crescente e decrescente nos intervalos.

Examine os gráficos da função coseno e sua inversa no intervalo restrito [0, ].
 

Qual é a imagem expressada na notação intervalo da função seno restrita?
    I = [-1, 1]

Qual o domínio expressado na notação intervalo da função seno inversa?
    I = [-1, 1]

A definição da função seno inversa afirma que y = cos -1 ( x ), se e somente se x = cos( y ), onde    .  O gráfico de y = cos -1 ( x ) demonstra que para cada x entre  - 1 e 1, existe exatamente um número y entre 0 e  para cujo cos( y ) = x.

O ângulo cujo cosseno é 1/2 pode ser determinado numericamente em uma tabela de valores ou graficamente.  Examine a tabela de valores e o gráfico de y 9 = arccos( x ).

 

Baseado no gráfico ou na tabela de valores, qual o ângulo (expresso em radianos) correspondente a
y 9 = arccos( 1/2 )?
     - a medida do ângulo é 
 

O valor de y em y = cos -1 ( 1/2 ) pode ser encontrado diretamente usando o MathView . Como podemos ver no caso em que x =  1/2.

 

Qual ângulo (expressado em radianos) é a solução de y 2 = arccos ( 1/2 )?
    - O ângulo é .

Utilize o quadro acima e calcule o valor do arccosseno para os seguintes valores de x. Dica: Basta substituir o valor de x e verificar o resultado . No caso para escrever raiz quadrada usaremos potência, ou seja no da letra a, o procedimento é:

 
 
Arco Valor do ângulo em radianos
a) 
 
a) 
b)  
 
b) 
c)  c) 
d)  d) 
 
 
 

 Construindo o Gráfico da Função Tangente

Examine o gráfico de y = tg ( x ) no intervalo [-2, 2].

Obs: O Software usa tan(x) e não tg(x).

Explique porque y = tg ( x ) não é uma função um - a - um.
    - O teste da linha horizontal falha.

Examine o gráfico da função inversa de y = tg ( x ) no intervalo [-2, 2].

Explique porque o gráfico da inversa de y = tg ( x )  não é uma função.
    - O teste da linha vertical falha.

Querendo que a inversa seja uma função, o domínio da função tangente é restrito para o intervalo aberto?
    - Ao intervalo ]-  [.

Explique porque o domínio da função tangente é um intervalo aberto.
    - y = tg ( x ) é indefinida quando x = -  ou quando x = - .

Examine o gráfico da função tangente e sua inversa no intervalo restrito ]-  [.
 

Qual é a imagem expressada na notação intervalo da função tangente restrita?
    - A imagem -  I = ( -  )

Qual é o domínio expressado na notação intervalo da função tangente inversa?
     - O Domínio -  D = ( -  )

Os gráficos das funções tangentes restritas e a função tangente inversa são reflexões de cada outra em qual linha?
     - y = x

A definição da função tangente inversa afirma que y = tg -1 ( x ) se e apenas se x = tg ( y ), onde
 -  < x <   e  -  <  y  < .

O ângulo cuja tangente é 0 pode ser determinado numericamente por uma tabela de valores ou graficamente.  Examine a tabela de valores e o gráfico de y 16 = arctg ( x ) .

 
 

Baseado no gráfico da tabela de valores, qual ângulo (expressado em radianos) correspondente a
y 16 = arctg ( 0 ) ?

     - O valor de y em y = tg  -1 ( 0 ) pode ser encontrado diretamente usando o MathView . Como podemos ver no caso em que x =  0.

Qual ângulo (expressado em radianos) é a solução de y 16 = arctg ( 0 )?
    - O ângulo é 0(zero)
 
Usando o que você já aprendeu, encontre o valor do ângulo, para cada um dos arctg da tabela abaixo.

 
 
Arco Valor do ângulo em radianos
a)   a) 
b)  b)
c)  c)  
 

Aprofundando seus Conhecimentos

Explique como os gráficos tem sido transformados.
a)


 

a)  Essa curva tem sido permutada 2 unidades do gráfico de y = arcsen ( x ).

b)

b) Essa curva tem sido estendida verticalmente por um fator de 2 do gráfico de y = arccos ( x ) .

c)

c)  Esta curva tem sido permutada para a direita 1 unidade e duas 2 unidades acima do gráfico de
y = arctg ( x ).

d)

d)  Esta curva tem sido permutada para a esquerda 1 unidade e 2 unidades para baixo do gráfico de
y = arcsen ( x ).