Polígonos inscritos e o seno de meio ângulo central
Uma corda entre dois raios
Inscreva um polígono regular de $n\ge3$ lados em uma circunferência de raio $R$. Ligue dois vértices vizinhos ao centro O. O triângulo formado tem dois lados iguais a $R$ e base igual ao lado $\ell$ do polígono.
Os $n$ ângulos centrais iguais completam uma volta. Cada um mede $360°/n$. Trace a altura desse triângulo a partir de O. Por simetria, ela corta a base e o ângulo central ao meio.
Demonstração da relação com o seno
Em uma das metades aparece um triângulo retângulo. Seu ângulo em O mede $180°/n$, sua hipotenusa é $R$ e o cateto oposto é $\ell/2$.
Definimos o seno de um ângulo agudo como a razão entre o cateto oposto e a hipotenusa. Portanto:
$$\sin\frac{180°}{n}=\frac{\ell/2}{R}=\frac{\ell}{2R}.$$Isolando o comprimento do lado:
$$\ell=2R\sin\frac{180°}{n}.$$Na circunferência de raio 1, a relação se reduz a $\sin(180°/n)=\ell/2$. No Ensino Médio, a mesma medida angular será escrita como $\pi/n$ radianos.
Aplicação ao hexágono
Um hexágono regular pode ser dividido, pelos raios, em seis triângulos equiláteros: cada ângulo central mede $360°/6=60°$. Assim, o lado do hexágono mede $R$.
Substituindo $n=6$ e $\ell=R$:
$$\sin30°=\frac{R}{2R}=\frac12.$$O seno não tem unidade: é uma razão entre comprimentos medidos na mesma unidade. Dobrar o raio dobra o lado, mas não muda o quociente.
No dia a dia
- Porcas sextavadas. A cabeça de um parafuso é um hexágono regular; o seno de meio ângulo central liga o lado ao raio.
- Placa de PARE. A placa é um octógono regular: oito ângulos centrais de $45^\circ$.
- Rodas com raios. Numa roda de bicicleta, a distância entre as pontas de dois raios vizinhos é uma corda, calculada com o seno de meio ângulo.
Exercícios com resolução
1. Um hexágono regular inscrito tem raio 7 cm. Calcule seu lado e seu perímetro.
Conferir resolução 1
O lado mede 7 cm. O perímetro é $6\cdot7=42$ cm.
2. Um quadrado inscrito tem lado $R\sqrt2$. Use a relação da corda para encontrar $\sin45°$.
Conferir resolução 2
Com $n=4$, $\sin45°=\ell/(2R)=R\sqrt2/(2R)=\sqrt2/2$.
No livro interativo
Os mesmos assuntos, com todas as demonstrações e a lista completa de exercícios, estão no livro interativo de Trigonometria:
Esta aula é uma introdução mais curta ao tema; no livro, a teoria vem acompanhada dos exercícios resolvidos e propostos do capítulo.