(UNICAMP 2016) - QUESTÃO

Considere o triângulo exibido na figura abaixo, com lados de comprimentos a, b e c e ângulos a, β e y.
a) Suponha que a sequência (a, β, y) é uma progressão aritmética (PA). Determine a medida do ângulo β.
b) Suponha que a sequência (a, b, c) é uma progressão geométrica (PG) de razão q = √2. Determine o valor de tan β.


Resolução:                                                                                                                                     
a) Seja r > 0 a razão da P.A. (α, β, «math style=¨font-family:`Times New Roman`¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B3;«/mi»«/mstyle»«/math»). Tem-se α = β – r, β e «math style=¨font-family:`Times New Roman`¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B3;«/mi»«/mstyle»«/math» = β + r as medidas dos ângulos do triângulo.
Como  α + β + «math style=¨font-family:`Times New Roman`¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B3;«/mi»«/mstyle»«/math» = 180°, tem-se
β – r + β + β + r = 180°
3β = 180°    «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mo»§#x02234;«/mo»«/mstyle»«/math»    β = 60°
Resposta: a medida do ângulo β é igual a 60°.
b) Como (a, b, c) estão em P.G. de razão q = «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«msqrt»«mn»2«/mn»«/msqrt»«/mstyle»«/math», então:
«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mi mathvariant=¨normal¨»b«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msqrt»«mn»2«/mn»«/msqrt»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»e«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»c«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msqrt»«mn»2«/mn»«/msqrt»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msqrt»«mn»2«/mn»«/msqrt»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»2«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«/mrow»«/mstyle»«/math»
Fica-se com:

Aplicando o teorema dos cossenos ao triângulo, tem-se:
«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«msup»«mfenced»«mrow»«msqrt»«mn»2«/mn»«/msqrt»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«/mrow»«/mfenced»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»(«/mo»«mn»2«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«msup»«mo»)«/mo»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»2«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»2«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»cos§#x003B2;«/mi»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»2«/mn»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»4«/mn»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»4«/mn»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»a«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»cos§#x003B2;«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»cos§#x003B2;«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mn»3«/mn»«mn»4«/mn»«/mfrac»«/mrow»«/mstyle»«/math»
Como cosβ > 0, tem-se pela relação fundamental:
«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«msup»«mi»sen«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B2;«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mn»9«/mn»«mn»16«/mn»«/mfrac»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»1«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»sen§#x003B2;«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«msqrt»«mn»7«/mn»«/msqrt»«mn»4«/mn»«/mfrac»«/mstyle»«/math»
Portanto,
«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mi»tb§#x003B2;«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mi»sen§#x003B2;«/mi»«mi»cos§#x003B2;«/mi»«/mfrac»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mstyle displaystyle=¨true¨»«mfrac»«msqrt»«mn»7«/mn»«/msqrt»«menclose notation=¨updiagonalstrike¨»«mn»4«/mn»«/menclose»«/mfrac»«/mstyle»«mstyle displaystyle=¨true¨»«mfrac»«mn»3«/mn»«menclose notation=¨updiagonalstrike¨»«mn»4«/mn»«/menclose»«/mfrac»«/mstyle»«/mfrac»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«msqrt»«mn»7«/mn»«/msqrt»«mn»3«/mn»«/mfrac»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi mathvariant=¨bold¨»Resposta«/mi»«mo mathvariant=¨bold¨»:«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»tb§#x003B2;«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«msqrt»«mn»7«/mn»«/msqrt»«mn»3«/mn»«/mfrac»«/mrow»«/mstyle»«/math»