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Lei dos Senos: Fórmula, Demonstração e Exercícios

Entenda a Lei dos Senos em triângulos oblíquos, sua demonstração por alturas, os casos ALA, LAA e LLA, além de exemplos e exercícios resolvidos.

O que você vai aprender

  • Identificar pares de lados e ângulos opostos em qualquer triângulo
  • Aplicar e justificar a Lei dos Senos com alturas
  • Distinguir soluções únicas, duplas e impossíveis no caso LLA

Entenda o assunto

Em qualquer triângulo não degenerado, o comprimento de cada lado dividido pelo seno do ângulo oposto é uma mesma constante. Essa relação é chamada Lei dos Senos e permite resolver muitos triângulos sem ângulo reto.

Denominaremos A, B e C os ângulos internos e a, b e c os lados opostos, respectivamente. A correspondência entre letra maiúscula e letra minúscula é indispensável: a está sempre diante de A, e assim por diante.

Triângulo ABC com lados a, b e c opostos, respectivamente, aos ângulos A, B e C; Lei dos Senos: a por seno de A igual a b por seno de B igual a c por seno de C.

O que a Lei dos Senos afirma?

Para qualquer triângulo plano cujos ângulos internos somam 180°, os três quocientes entre lado e seno de seu ângulo oposto são iguais. Os ângulos devem ser internos, e os comprimentos devem representar lados positivos de um triângulo verdadeiro.

A forma a/sen A=b/sen B=c/sen C pode ser invertida para sen A/a=sen B/b=sen C/c, desde que nenhum dos senos envolvidos seja zero. Num triângulo não degenerado, os três ângulos estão entre 0° e 180°.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
a/sen A = b/sen B = c/sen C

Como reconhecer lados e ângulos opostos?

O lado a liga os vértices B e C e, por isso, fica oposto ao vértice A. Da mesma forma, b é oposto a B e c é oposto a C. Marcar esse padrão no desenho impede o erro mais recorrente da aplicação.

A regra é especialmente útil quando o triângulo está girado no papel ou possui ângulo obtuso. Um par lado-ângulo oposto é suficiente para construir uma razão de referência.

Por que a Lei dos Senos funciona?

Trace, a partir do vértice C, a altura h até a reta que contém AB. Pelas definições do seno nos triângulos retângulos formados, h=b·sen A e h=a·sen B, inclusive quando o pé da altura fica no prolongamento da base.

Igualando as duas expressões de h, temos b·sen A=a·sen B e, dividindo pelos senos positivos, a/sen A=b/sen B. Repetir a construção com outra altura fornece a terceira razão.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
h=b·sen A=a·sen B ⇒ a/sen A=b/sen B

Qual é a relação com a circunferência circunscrita?

O triângulo pode ser inscrito em uma circunferência que passa pelos três vértices. Se R é o raio dessa circunferência, a forma ampliada da lei afirma que cada quociente lado/seno do ângulo oposto vale 2R.

Uma consequência é a=2R·sen A: lados maiores se associam a senos maiores, respeitando que os ângulos internos estão entre 0° e 180°. O valor 2R é o diâmetro da circunferência circunscrita.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
a=2R sen A; b=2R sen B; c=2R sen C

Quando escolher a Lei dos Senos?

O método é particularmente direto nos casos ALA (dois ângulos e o lado entre eles) e LAA (dois ângulos e um lado que não fica entre ambos). O terceiro ângulo é calculado pela soma interna de 180°.

No caso LLA (dois lados e ângulo oposto a um dos lados), a lei ajuda, mas exige verificar mais de uma configuração possível. Se conhecemos dois lados e o ângulo entre eles, a Lei dos Cossenos costuma ser o primeiro passo.

Como resolver um triângulo a partir de dois ângulos?

Considere A=30°, B=60° e a=4 cm. O terceiro ângulo é C=90°. Como a/sen A=8, segue b=8 sen60°=4√3 cm e c=8 sen90°=8 cm.

A soma de ângulos e a ordem dos lados confirmam a resposta: c é o maior lado e fica oposto ao maior ângulo, 90°. Manter os comprimentos exatos evita erros prematuros de arredondamento.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
a=4, A=30° ⇒ a/sen A=8

Por que o caso LLA pode ter duas soluções?

Se conhecemos A, a e b, obtemos sen B=b sen A/a. Como sen B=sen(180°−B), um mesmo seno positivo pode corresponder a um ângulo agudo ou a um obtuso. Para cada candidato, a soma com A precisa ser inferior a 180°.

Por exemplo, A=30°, a=5 e b=8 produz sen B=0,8. Tanto B≈53,13° quanto B≈126,87° satisfazem a restrição angular; portanto há dois triângulos possíveis, não um só.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
sen B = (b sen A)/a

Quando não existe triângulo ou há solução única?

Se a expressão b·sen A/a for maior que 1, nenhum valor real de B terá esse seno e não existe triângulo com os dados propostos. Se resultar exatamente 1, B=90° e pode existir uma única solução, dependendo de A.

Mesmo quando a razão está entre 0 e 1, não basta aceitar dois ângulos: examine se A+B é menor que 180° para cada possibilidade. Essa verificação elimina configurações incompatíveis.

Como usar a lei em medições e áreas?

Levantamentos topográficos podem triangular pontos a partir de um comprimento de referência e de ângulos medidos. O modelo supõe pontos coplanares e medições coerentes; erros de campo afetam a precisão dos resultados.

A relação com alturas também explica a fórmula da área S=(bc sen A)/2: b e c formam o ângulo A e o seno fornece o fator de altura perpendicular necessário.

RELAÇÃO MATEMÁTICA
Área = (b·c·sen A)/2

Como conferir o resultado e evitar enganos?

Antes de calcular, confirme se o ângulo fornecido é oposto ao lado correspondente e se a calculadora está em graus ou radianos. Verifique a soma angular e mantenha todos os lados positivos.

O maior ângulo interno precisa ficar oposto ao maior lado. No caso ambíguo, investigue o suplemento do ângulo calculado e nunca aceite automaticamente apenas o valor indicado por arcsen.

Passo a passo

  1. 01

    Desenhe o triângulo e identifique os pares (A,a), (B,b) e (C,c).

  2. 02

    Registre os ângulos e lados conhecidos e calcule o ângulo restante se conhecer dois ângulos.

  3. 03

    Monte a proporção a/sen A = b/sen B = c/sen C e isole a incógnita.

  4. 04

    Se for o caso LLA (dois lados e um ângulo não incluído), examine o possível segundo ângulo antes de concluir.

FÓRMULA E RESUMO
a/sen A = b/sen B = c/sen C = 2R (R: raio da circunferência circunscrita)

Exemplos resolvidos

Veja como aplicar o conceito a situações concretas.

EXEMPLO 1

Lado oposto a 60°

Se A=30°, B=60° e a=5 cm, então b/ sen 60°=5/sen 30°. Assim, b=5(√3/2)/(1/2)=5√3 cm.

EXEMPLO 2

Triângulo de ângulos 30°, 60° e 90°

Se c=10 cm é oposto a C=90°, o lado oposto a A=30° mede a=10·sen30°/sen90°=5 cm.

EXEMPLO 3

Encontrar o terceiro ângulo

Se A=45° e B=75°, então C=180°−45°−75°=60°. Esse passo evita associar o lado c ao seno de um ângulo incorreto.

EXEMPLO 4

Dois lados pela mesma referência

Se A=30°, B=45° e a=6, então b=6 sen45°/sen30°=6√2. O terceiro lado pode ser obtido pela mesma razão.

EXEMPLO 5

Uma altura explica a fórmula

Para altura h sobre o lado c, obtemos h=b·sen A=a·sen B. Portanto, a/sen A=b/sen B, uma parte da Lei dos Senos.

EXEMPLO 6

O caso com duas respostas

Se A=30°, a=5 e b=8, sen B=b sen A/a=0,8. São possíveis B≈53,13° e B≈126,87°; ambos deixam soma A+B menor que 180°.

EXEMPLO 7

Área com dois lados e ângulo

Se b=6 cm, c=8 cm e A=30°, a área é S=(bc sen A)/2=(6·8·0,5)/2=12 cm², usando a altura associada ao ângulo A.

O que vale lembrar

AGORA É COM VOCÊ

Hora de praticar

Escolha uma resposta para cada questão e confira a explicação.

QUESTÃO 01Uma alternativa correta

Se A=30°, B=60° e a=5, quanto mede b?

Alternativas da questão 1
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Resposta: A — 5√3. b=5·sen60°/sen30°=5·(√3/2)/(1/2)=5√3.

QUESTÃO 02Uma alternativa correta

Se A=30°, C=90° e c=10, quanto mede a?

Alternativas da questão 2
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Resposta: A — 5. a=10·sen30°/sen90°=10·(1/2)/1=5.

QUESTÃO 03Uma alternativa correta

Se A=40° e B=70°, qual é o ângulo C?

Alternativas da questão 3
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Resposta: A — 70°. A soma dos ângulos de qualquer triângulo vale 180°: C=180°−40°−70°=70°.

QUESTÃO 04Uma alternativa correta

Qual razão está corretamente montada pela Lei dos Senos?

Alternativas da questão 4
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Resposta: A — a/sen A = c/sen C. Cada lado deve ser dividido pelo seno do ângulo oposto: a com A e c com C.

QUESTÃO 05Uma alternativa correta

Se A=30°, a=4 e b=8, qual é o valor de sen B?

Alternativas da questão 5
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Resposta: A — 1. sen B=(b sen A)/a=8·(1/2)/4=1, logo B=90°.

QUESTÃO 06Uma alternativa correta

Se A=30°, a=4 e b=10, existe triângulo com esses dados?

Alternativas da questão 6
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Resposta: A — Não. sen B=10·(1/2)/4=1,25, impossível para seno real de ângulo interno.

QUESTÃO 07Uma alternativa correta

No caso A=30°, a=5 e b=8, quantos triângulos são possíveis?

Alternativas da questão 7
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Resposta: A — Dois. sen B=0,8; B≈53,13° ou 126,87°. Em ambos, A+B<180°, então há dois triângulos.

QUESTÃO 08Uma alternativa correta

Se a/sen A=12 e sen B=1/2, qual é b?

Alternativas da questão 8
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Resposta: A — 6. Pela lei, b/sen B=12. Logo b=12×(1/2)=6.

QUESTÃO 09Uma alternativa correta

Se R=5 cm e A=30°, qual é o comprimento de a?

Alternativas da questão 9
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Resposta: A — 5 cm. Na forma estendida, a=2R·sen A=10·(1/2)=5 cm.

QUESTÃO 10Uma alternativa correta

Se b=6 cm, c=8 cm e A=30°, qual é a área do triângulo?

Alternativas da questão 10
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Resposta: A — 12 cm². A área é (b c sen A)/2=(6·8·1/2)/2=12 cm².

Perguntas frequentes: Lei dos Senos

A Lei dos Senos serve para qualquer triângulo?

Sim, vale para todo triângulo plano não degenerado, retângulo ou oblíquo, desde que lados e ângulos opostos sejam associados corretamente.

O que significa o número 2R na fórmula?

É o diâmetro da circunferência circunscrita ao triângulo, cuja borda passa por seus três vértices.

Por que a calculadora pode mostrar só uma solução?

A função inversa do seno retorna um valor principal; no caso LLA, o ângulo suplementar também pode ser válido.

Quando prefiro a Lei dos Cossenos?

Quando conheço dois lados e o ângulo entre eles ou os três lados, a Lei dos Cossenos costuma oferecer o primeiro cálculo direto.

Posso usar a fórmula para encontrar uma área?

Sim. A partir da relação altura igual a lado vezes seno, obtemos a área como metade do produto de dois lados pelo seno do ângulo entre eles.

Como saber se as medidas são impossíveis?

Confira se o seno calculado fica entre zero e um e se os ângulos candidatos somam menos de 180 graus com o ângulo dado.

Fontes e referências

Estas fontes ajudam a aprofundar os conceitos apresentados nesta aula. As explicações e os exemplos do UNVRST foram redigidos de forma independente.

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