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13/12/2023

Demonstração da Lei dos Senos

Lei dos Senos
Lei dos Senos
Em um triângulo qualquer, há três razões que relacionam o lado oposto a um determinado ângulo com o seno desse mesmo ângulo, sendo essas três razões proporcionais. Elas são conhecidas como a Lei dos Senos.
Lei dos Senos \(\require{gensymb}\) \begin{equation} \frac{a}{\sin(\theta)} = \frac{b}{\sin(\alpha)} = \frac{c}{\sin(\beta)} \label{eq:leiDosSenos1} \end{equation}
Uma forma simples de demonstrar a Lei dos senos é a partir da fórmula da área, em função do seno de um ângulo conhecido e dos dois lados adjacentes ao mesmo, de um triângulo qualquer. Na figura abaixo, a área do triângulo \(\triangle ABC\) é igual a.
Lei dos Senos
\begin{equation} A=\frac{bc}{2}\cdot \sin(\theta) \label{eq:leiDosSenos2} \end{equation} Assim como, \begin{equation} A=\frac{ac}{2}\cdot \sin(\alpha) \label{eq:leiDosSenos3} \end{equation} Como as duas áreas são iguais, basta substituir (\ref{eq:leiDosSenos2}) em (\ref{eq:leiDosSenos3}), \begin{equation} \frac{b\cancel{c}}{\cancel{2}}\cdot \sin(\theta)=\frac{a\cancel{c}}{\cancel{2}}\cdot \sin(\alpha) \label{eq:leiDosSenos4} \end{equation} \begin{equation} \frac{b}{\sin(\alpha)}=\frac{a}{\sin(\theta)} \label{eq:leiDosSenos5} \end{equation} Igualando as áreas, tendo como referência os ângulos \(\theta\) e \(\beta\), obtemos a seguinte relação.
Lei dos Senos
\begin{equation} \frac{a}{\sin(\theta)}=\frac{c}{\sin(\beta)} \label{eq:leiDosSenos6} \end{equation} Portanto, \begin{equation} \frac{a}{\sin(\theta)} = \frac{b}{\sin(\alpha)} = \frac{c}{\sin(\beta)} \label{eq:leiDosSenos7} \end{equation}
\(\blacksquare\)


Uma outra forma de demonstrar a lei dos senos é a partir de um triângulo inscrito em uma circunferência, sendo a razão do lado oposto ao ângulo pelo seno desse mesmo ângulo proporcional a 2 vezes o raio da circunferência.
Lei dos Senos
\begin{equation} \frac{a}{\sin(\theta)} = \frac{b}{\sin(\alpha)} = \frac{c}{\sin(\beta)} = 2r \label{eq:leiDosSenos8} \end{equation} Desloca-se um dos vértices do triângulo sobre a circunferência até que um dos lados do novo triângulo coincida com o diâmetro da circunferência. Observe a imagem abaixo, a mão\(^{1}\) desloca o vértice \(A\) até o ponto \(P\).
Lei dos Senos
Deslocando os demais vértices.
Lei dos Senos
Pelo teorema de Tales, quando um dos lados de um triângulo inscrito coincide com o diâmetro da circunferência, o ângulo oposto ao diâmetro mede \(90\degree\).
Lei dos Senos
O \(\sin(\theta)\) no triângulo \(\triangle PBC\), figura acima, é igual a. \begin{equation} \sin(\theta) = \frac{cateto-oposto}{hipotenusa}=\frac{a}{2r} \label{eq:leiDosSenos9} \end{equation} \begin{equation} \frac{a}{\sin(\theta)} = 2r \label{eq:leiDosSenos10} \end{equation} O \(\sin(\alpha)\) e \(\sin(\beta)\) .
Lei dos Senos
No triângulo \(\triangle AQC\), figura acima, o \(\sin(\alpha)\) é igual a. \begin{equation} \frac{b}{\sin(\alpha)} = 2r \label{eq:leiDosSenos11} \end{equation} No triângulo \(\triangle ABW\), figura acima, o \(\sin(\beta)\) é igual a. \begin{equation} \frac{c}{\sin(\beta)} = 2r \label{eq:leiDosSenos12} \end{equation} Como (\(\ref{eq:leiDosSenos10}\)), (\(\ref{eq:leiDosSenos11}\)) e (\(\ref{eq:leiDosSenos12}\)) são iguais, logo. \begin{equation} \frac{a}{\sin(\theta)} = \frac{b}{\sin(\alpha)} = \frac{c}{\sin(\beta)} = 2r \label{eq:leiDosSenos13} \end{equation}
\(\blacksquare\)

Notas e referências
  • \(^{1}\) A imagem da mão foi obtida sob Licença grátis em br.freepik.com e pertence ao usuário rawpixel.com | Imagem de rawpixel.com

Como fazer referência ao post

Rodrigo da Costa. Demonstração da Lei dos Senos. rcmath, 13/12/2023. Disponível em: < https://www.rcmath.com/2023/12/lei-dos-senos.html >. Acesso em: .


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