Para responder aos itens a) e b), considere a figura correspondente.

a) Num tetraedro OABC, os ângulos AÔS, BÔC e CÔA medem 90°. Sendo α e β as medidas dos ângulos começar estilo tamanho matemático 14px A C com conjunção lógica sobrescrito O fim do estilo e começar estilo tamanho matemático 14px B C com conjunção lógica sobrescrito O fim do estilo, respectivamente, expresse o cosseno do ângulo começar estilo tamanho matemático 14px A C com conjunção lógica sobrescrito B fim do estilo em função de α e β

b) Um navio parte do ponto de latitude 0° e longitude 0° e navega até chegar a um ponto de latitude 45° sul e longitude 45° oeste, seguindo a trajetória que minimiza a distância percorrida. Admita que a Terra seja esférica de raio R = 6000 km. Qual foi a distância percorrida pelo navio? 

a)

 

Da figura, tem-se:

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mo»§#x2219;«/mo»«mo»§#x2206;«/mo»«mi»AOC«/mi»«mo»:«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»AO«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»OC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»tg§#x3B1;«/mi»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»AC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»OC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»sec§#x3B1;«/mi»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#x2219;«/mo»«mo»§#x2206;«/mo»«mi»BOC«/mi»«mo»:«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»BO«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»OC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»tg§#x3B2;«/mi»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»BC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»OC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»sec§#x3B2;«/mi»«/mrow»«/mstyle»«/math»

Aplicando o teorema de Pitágoras no triângulo AOB e o teorema dos cossenos no triângulo ACB, tem-se a igualdade:

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«msup»«mi»AO«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msup»«mi»BO«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msup»«mi»AC«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msup»«mi»BC«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»2«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»AC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»BC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»cos«/mi»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»C«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«mo»)«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»(«/mo»«mi»OC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»tg§#x3B1;«/mi»«msup»«mo»)«/mo»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»(«/mo»«mi»OC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»tg§#x3B2;«/mi»«msup»«mo»)«/mo»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»(«/mo»«mi»OC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»sec§#x3B1;«/mi»«msup»«mo»)«/mo»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»(«/mo»«mi»OC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»sec§#x3B2;«/mi»«msup»«mo»)«/mo»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»2«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»OC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»sec§#x3B1;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»OC«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»sec§#x3B2;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»cos«/mi»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»C«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«mo»)«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«msup»«mi»tg«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B1;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msup»«mi»tg«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B2;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msup»«mi»sec«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B1;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msup»«mi»sec«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B2;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»2«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»sec§#x3B1;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»sec§#x3B2;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»cos«/mi»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»C«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«mo»)«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mn»2«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»sec§#x3B1;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»sec§#x3B2;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»cos«/mi»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»C«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«munder»«munder»«mrow»«msup»«mi»sec«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B1;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msup»«mi»tg«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B1;«/mi»«/mrow»«mo»§#x23DF;«/mo»«/munder»«mn»1«/mn»«/munder»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«munder»«munder»«mrow»«msup»«mi»sec«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B2;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msup»«mi»tg«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3B2;«/mi»«/mrow»«mo»§#x23DF;«/mo»«/munder»«mn»1«/mn»«/munder»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»cos«/mi»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»C«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«mn»1«/mn»«mrow»«mi»sec§#x3B1;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»sec§#x3B2;«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#x2234;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»cos«/mi»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»C«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»cos§#x3B1;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»cos§#x3B2;«/mi»«/mrow»«/mstyle»«/math»

b)

 

Considere-se a figura acima, que contém os pontos na superfície terrestre, A e B, com coordenadas geográficas A (0,0) e «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mfenced»«mrow»«mo»-«/mo»«mfrac»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3C0;«/mi»«mn»4«/mn»«/mfrac»«mo»,«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3C0;«/mi»«mn»4«/mn»«/mfrac»«/mrow»«/mfenced»«mo».«/mo»«/mrow»«/mstyle»«/math»

Da figura, tem-se «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»C«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»45«/mn»«mo»§#xB0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»e«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»portanto«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»os«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»tri§#xE2;ngulos«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»ret§#xE2;ngulos«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»AOD«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»e«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»BOD«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»s§#xE3;o«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»is§#xF3;sceles«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»e«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»congruentes«/mi»«mo».«/mo»«/mstyle»«/math»

O triângulo retângulo ADB também é isósceles, com catetos com medidas iguais às dos catetos do triângulo BOD; logo, o triângulo ADB é congruente aos triângulos BOD e AOD, portanto, AB = OA = OB.

Assim, o triângulo ABO é equilátero e, dessa forma, a medida do ângulo «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»B«/mi»«/mrow»«/mstyle»«/math» é 60°. Sendo d o comprimento do arco «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mover»«mi»AB«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«/mstyle»«/math» (a distância pedida), tem-se:

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mtable columnalign=¨center center left¨»«mtr»«mtd»«mn»360«/mn»«mo»§#xB0;«/mo»«/mtd»«mtd»«msup»«maction actiontype=¨argument¨»«mrow/»«/maction»«mi»__________«/mi»«/msup»«maction actiontype=¨argument¨»«mrow/»«/maction»«/mtd»«mtd»«mn»2«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3C0;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»6000«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»km«/mi»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mn»60«/mn»«mo»§#xB0;«/mo»«/mtd»«mtd»«msup»«maction actiontype=¨argument¨»«mrow/»«/maction»«mi»__________«/mi»«/msup»«maction actiontype=¨argument¨»«mrow/»«/maction»«/mtd»«mtd»«mi mathvariant=¨normal¨»d«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»km«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#x2234;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»2000«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xB7;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x3C0;«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»km«/mi»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/mstyle»«/math»