Capítulo 5 Polígonos
Trocando ideias
origâmi é uma técnica japonesa de dobradura com a qual se constroem representações de determinados objetos ou seres sem cortar ou colar o papel.
▸
As partes de algumas das representações na foto anterior se parecem com polígonos. Que polígonos são esses?
▸ Siga os passos seguintes e construa a representação da cabeça de um leão.
Neste capítulo, vamos ampliar o estudo dos polígonos, dando atenção às diagonais, aos ângulos internos e ângulos externos e aos polígonos regulares.
1 Polígonos
Observe o passo a passo que Lucas realizou utilizando um pedaço de papel retangular e uma tesoura de pontas arredondadas. A figura formada por Lucas após finalizada a dobradura se parece com um polígono.
Um polígono pode ser convexo ou não convexo. Para ser convexo, é necessário que todos os segmentos de reta, com extremidades no interior do polígono, tenham todos os seus pontos situados no interior desse polígono.
Continuaremos a estudar somente os polígonos convexos e, para simplificar, vamos tratá-los simplesmente por polígonos.
Elementos de um polígono
Observe o polígono á bê cê dê é a seguir:
Sugestão de leitura
GENOVA, Carlos. origâmi : dobras, contas e encantos. São Paulo: Escrituras, 2008.
Além de apresentar origamis a serem confeccionados, o livro explora a importância de figuras geométricas na composição das dobraduras.
Podemos destacar alguns de seus elementos.
• Lados são os segmentos de reta que formam o contorno do polígono:
Símbolos. Segmentos de reta AB, BC, CD, DE e EA.• Vértices são os pontos que são extremidades dos lados do polígono: a, B, C, D e ê
• Diagonais são os segmentos de reta cujas extremidades são vértices que não pertencem a um mesmo lado do polígono:
Símbolos. Segmentos de reta AB, AD, BD, BE e CE.• Ângulos internos são os ângulos formados por dois lados consecutivos que contêm a região interna do polígono:
Símbolos. Ângulo a, b, c, d e e• Ângulos externos são os ângulos formados pelo prolongamento de um dos lados do polígono e por seu lado adjacente e que não contêm a região interna do polígono:
Símbolos. Ângulo a1, b1, c1, d1 e e1Nome dos polígonos
Um polígono é nomeado de acordo com o número de lados, que é igual ao número de ângulos internos. Observe o nome de alguns polígonos.
Número de lados |
Nome do polígono |
---|---|
3 |
Triângulo |
4 |
Quadrilátero |
5 |
Pentágono |
6 |
Hexágono |
7 |
Heptágono |
8 |
Octógono |
Número de lados |
Nome do polígono |
---|---|
9 |
Eneágono |
10 |
Decágono |
11 |
Undecágono |
12 |
Dodecágono |
15 |
Pentadecágono |
20 |
Icoságono |
Atividades
Faça as atividades no caderno.
1. Nas figuras a seguir, nomeie o polígono e identifique seus lados, vértices e diagonais.
a)
b)
2. Use uma régua e construa, em seu caderno, os polígonos seguintes.
a) pentágono á bê cê dê é;
b) octógono á bê cê dê é éfe gê agá;
c) quadrilátero a bê cê dê.
3. Responda às questões sobre um eneágono.
a) Quantos são seus ângulos internos?
b) Quantos são seus vértices?
4. Responda aos itens a seguir sobre um pentágono . á bê cê dê é
a) Quantos lados ele possui?
b) Quantas diagonais diferentes ele possui?
c) Identifique todas as suas diagonais.
5. A abertura do ângulo formado por dois lados consecutivos de um octógono mede 135. Qual é a soma das medidas das aberturas de todos os ângulos internos desse octógono, sendo todos eles congruentes? graus
2 Diagonais de um polígono
O número de diagonais de um polígono varia de acordo com o número de lados que ele possui.
Analise o número de diagonais que partem do vértice a em cada polígono a seguir.
Assim, se um polígono tem n lados, podemos traçar (n menos 3) diagonais a partir de cada vértice. E como esse polígono possui n vértices, então podemos traçar n ⋅ (n menos 3) diagonais. Porém, dessa fórma, estamos contando a mesma diagonal duas vezes. Por exemplo, no hexágono á bê cê dê é éfe anterior, partindo do vértice a, temos a diagonal
Símbolo. Segmento de reta AC.e, partindo do vértice C, temos a diagonal
Símbolo. Segmento de reta CA., mas
Símbolo. Segmento de reta AC.e
Símbolo. Segmento de reta CA.determinam a mesma diagonal.
Logo, para determinar o número de diagonais (d ) de um polígono de n lados, fazemos:
Sentença matemática. d igual à fração de numerador igual n vezes, abre parênteses, n menos 3, fecha parênteses e de denominador igual a 2.
Considere um outro exemplo.
O dodecágono tem 12 lados. Vamos calcular o número de diagonais desse polígono.
n = 12
Sentença matemática. d igual à fração de numerador igual 12 vezes, abre parênteses, 12 menos 3, fecha parênteses e de denominador igual a 2. E essa fração é igual a 54.
Logo, o dodecágono tem 54 diagonais.
3 Ângulos internos e ângulos externos de um polígono
Soma das medidas das aberturas dos ângulos internos de um polígono
Analise o experimento feito por João para verificar que a soma das medidas das aberturas dos ângulos internos de um triângulo é 180 graus.
Traçando as diagonais que partem de um mesmo vértice, é possível decompor qualquer polígono em triângulos. Observe as figuras a seguir.
Fixando um dos vértices de um polígono e traçando as diagonais que partem desse vértice, decompomos o polígono de n lados em (n – 2) triângulos.
Como a soma das medidas das aberturas dos ângulos internos de cada triângulo é 180 graus, podemos afirmar que a soma das medidas das aberturas dos ângulos internos (Si ) de um polígono de n lados corresponde a:
Si = (n ‒ 2) ⋅ 180 graus
Considere mais alguns exemplos.
a) Qual é a soma das medidas das aberturas dos ângulos internos de um hexágono?
n = 6
Si = (n ‒ 2) ⋅ 180 graus
Si = (6 ‒ 2) ⋅ 180 graus
Si = 4 ⋅ 180 graus
Si = 720 graus
A soma das medidas das aberturas dos ângulos internos de um hexágono é 720 graus.
b) A soma das medidas das aberturas dos ângulos internos de um polígono é 900 graus. Qual é esse polígono?
Si = 900 graus
Si = (n ‒ 2) ⋅ 180 graus
900 graus = (n ‒ 2) ⋅ 180 graus
900 graus dividido por 180 graus igual a, abre parênteses, n menos 2, fecha parênteses, vezes 180 graus dividido por 180 graus.
5 = n ‒ 2 ⇒ n = 7
Logo, o polígono é um heptágono.
Soma das medidas das aberturas dos ângulos externos de um polígono
Considere o hexágono á bê cê dê é éfe. Cada ângulo interno com o ângulo externo correspondente são adjacentes suplementares. Assim:
a + a1 = 180°
b + b1 = 180°
c + c1 = 180°
d + d1 = 180°
e + e1 = 180°
f + f1 = 180°
Adicionando as medidas das aberturas de todos os ângulos, temos:
Assim: Si + Se = .1080°. Como Si = (n ‒ 2) ⋅ 180° e n = 6, então:
(6 ‒ 2) ⋅ 180° + Se = .1080°
4 ⋅ 180° + Se = .1080°
720° + Se = .1080°
Se = 360°
Logo, a soma das medidas das aberturas dos ângulos externos do hexágono é 360 graus.
Para qualquer polígono de n lados, temos:
Si + Se = n ⋅ 180°
(n ‒ 2) ⋅ 180° + Se = n ⋅ 180°
n ⋅ 180° ‒ 360° + Se = n ⋅ 180°
Se = 360°
Assim:
Em qualquer polígono, a soma das medidas das aberturas dos ângulos externos é 360 graus.
Veja que interessante
Faça as atividades no caderno.
Vamos fazer um experimento com os ângulos externos de um polígono?
Em uma folha de papel, desenhe um polígono qualquer e indique seus ângulos externos. Verifique o modelo.
Em seguida, recorte, com uma tesoura de pontas arredondadas, cada um dos ângulos e una-os em torno de um dos vértices, de modo que se tornem adjacentes dois a dois.
Atividade
O que você pode verificar com esse experimento?
Atividades
Faça as atividades no caderno.
6. Determine o número de diagonais de um polígono de:
a) 5 lados;
b) 9 lados;
c) 15 lados;
d) 20 lados.
7. Determine a soma das medidas das aberturas dos ângulos internos dos polígonos a seguir.
a) Quadrilátero
b) Eneágono
c) Undecágono
d) Icoságono
8. Indique o nome dos polígonos cuja soma das medidas das aberturas dos ângulos internos é:
a) .1080 graus
b) .1980 graus
c) .2340 graus
d) .1800 graus
9. Em cada caso, calcule o valor de x, em grau.
a)
b)
10. Determine o polígono que tem a soma das medidas das aberturas dos ângulos internos e a soma das medidas das aberturas dos ângulos externos iguais.
4 Polígonos regulares
Um polígono que tem todos os lados com a mesma medida de comprimento e todos os ângulos com a mesma medida de abertura é denominado polígono regular. Os polígonos a seguir são exemplos de polígonos regulares.
Medidas das aberturas do ângulo interno e do ângulo externo de um polígono regular
Em um polígono regular de n lados, indicando a medida da abertura do ângulo interno por ai e a medida da abertura do ângulo externo por ae , temos:
Agora, considere os exemplos a seguir.
a) Vamos determinar a medida da abertura do ângulo interno e a do ângulo externo de um decágono regular.
O decágono é o polígono que tem 10 lados.
Logo, n = 10. Assim:
Sentença matemática. A e igual a s e dividido por n igual a 360 dividido por 10 igual a 36 graus.
Sentença matemática. A e igual a s i dividido por n igual a, abre parênteses, n menos 2, fecha parênteses, vezes 180 graus dividido por n igual a, abre parênteses, 10 menos 2, fecha parênteses, vezes 180 graus dividido por 10 igual a 144 graus.
Logo, a medida da abertura do ângulo externo é 36 graus e a medida da abertura do ângulo interno é 144 graus.
Sugestão de leitura
SMOOTHEY, Marion. Atividades e jogos com quadriláteros. São Paulo: Scipione, 1998. (Coleção Investigação matemática).
Partindo de situações cotidianas, o livro traz desafios com fósforos, dobraduras e quebra-cabeças que ajudam a compreender conceitos como: quadriláteros, ângulos, diagonais, pontos e retas.
b) Vamos calcular o número de lados de um polígono regular cuja medida da abertura do ângulo interno é igual a 108 graus.
Como
Sentença matemática. A i igual a, abre parênteses, n menos 2, fecha parênteses, vezes 180 graus dividido por n., então:
Sentenças matemáticas. 108 graus igual a, abre parênteses, n menos 2, fecha parênteses, vezes 180 graus dividido por n.
108° ⋅ n = 180° ⋅ n ‒ 360°
72° ⋅ n = 360°
n = 5
Logo, o polígono tem 5 lados, ou seja, é um pentágono.
Atividades
Faça as atividades no caderno.
11. Determine as medidas das aberturas dos ângulos internos e dos ângulos externos dos seguintes polígonos:
a) quadrilátero regular;
b) octógono regular;
c) eneágono regular;
d) icoságono regular.
12. Qual é o polígono regular cujas medidas das aberturas dos ângulos internos são iguais às medidas das aberturas dos ângulos externos?
13. Em um polígono regular, a medida da abertura do ângulo externo é 40. Quantos lados tem esse polígono? graus
14. Em um polígono regular, ai ‒ ae = 60. Qual é esse polígono? graus
Ângulo central de um polígono regular
Uma circunferência circunscrita a um polígono contém todos os vértices desse polígono. Nesse caso, podemos dizer também que o polígono está inscrito na circunferência.
Todo polígono regular pode ser inscrito em uma circunferência.
Denominamos ângulo central de um polígono regular aquele cujo vértice é o centro da circunferência e cujos lados passam por dois vértices consecutivos do polígono.
No pentágono regular á bê cê dê é a seguir, ac indica a medida da abertura do ângulo central.
Sendo óh o centro de um polígono regular, a soma das medidas das aberturas de todos os ângulos centrais ( ésse minúsculoc ) é 360 graus (uma volta completa).
Sc = 360°
Logo, em um polígono de n lados, a medida da abertura do ângulo central é:
a c =
360 graus dividido por n.Construção de polígonos regulares com régua e compasso
Podemos construir polígonos regulares a partir do seu ângulo central. Acompanhe a seguir a construção de um triângulo equilátero e a de um quadrado.
Cuidado! Evite acidentes ao usar o compasso.
Triângulo equilátero
A medida da abertura do ângulo central do triângulo equilátero é igual a 120 graus. Observe a sequência de passos para construí-lo.
1º) Construímos uma circunferência de centro O com medida de comprimento de raio qualquer, e, com a mesma abertura do compasso, centrando-o em um ponto qualquer da circunferência, traçamos dois arcos, cruzando a circunferência em dois pontos, A e B. Construímos os segmentos de reta
Símbolos. Segmento de reta AO e OB, determinando o ângulo central
Símbolo. Ângulo AOB..
2º) Centrando o compasso em B e mantendo a sua abertura inicial, traçamos mais dois arcos consecutivos na circunferência, marcando o ponto C. Traçamos
Símbolo. Segmento de reta OC., determinando os ângulos centrais
Símbolos. Ângulos BOC e AOC.3º) Construímos os segmentos de reta
Símbolos. Segmentos de reta AB, AC e BC, formando, assim, o triângulo equilátero.
Quadrado
A medida da abertura do ângulo central do quadrado é igual a 90 graus. Observe a sequência de passos para construí-lo.
1º) Construímos uma circunferência de centro óh com medida de comprimento de raio qualquer. Traçamos um diâmetro, marcando os pontos a ê cê, intersecções do diâmetro com a circunferência.
2º) Construímos uma reta perpendicular à
Símbolo. Segmento de reta AC., passando por óh, marcando os pontos B e D, intersecção da reta perpendicular com a circunferência. Assim, determinamos 4 ângulos centrais com medida de abertura 90 graus:
Símbolos. Ângulos AOB, BOC, COD E DOA..
3º) Traçamos os segmentos de reta
Símbolos. Segmentos de reta AB, BC, CD e DA., formando, assim, o quadrado.
Observação
No capítulo 7, apresentaremos a justificativa para a validade das construções apresentadas nesta página.
Atividades
Faça as atividades no caderno.
15. Calcule a medida da abertura do ângulo central de cada polígono regular.
a) hexágono;
b) decágono;
c) dodecágono;
d) icoságono.
16. Faça o que se pede.
a) Construa no caderno um triângulo equilátero inscrito em uma circunferência cujo raio mede 1,5 centímetro de comprimento.
b) Construa no caderno um quadrado inscrito em uma circunferência cujo raio mede 2 centímetros de comprimento.
17.
Observe as frases a seguir. Se as colocarmos na sequência correta, obteremos o passo a passo para construir um hexágono regular.
A. Construa um ângulo central cuja medida da abertura seja igual a 60 graus.
B. Construa um ângulo central adjacente ao anterior.
C. Trace um segmento de reta consecutivo ao anterior, fechando o polígono.
D. Trace um segmento de reta unindo os pontos obtidos.
E. Marque a intersecção do último lado do ângulo construído com a circunferência.
F. Construa uma circunferência.
G. Trace o segmento de reta consecutivo ao anterior, unindo-o ao último ponto obtido.
H. Marque a intersecção dos lados do ângulo com a circunferência.
a) Reproduza o fluxograma a seguir em seu caderno e complete-o com as letras correspondentes a cada uma das frases anteriores. Note que, no fluxograma, há um grupo de passos que devem ser repetidos para obtermos o hexágono regular. Indique, no campo adequado, a quantidade de vezes que esse grupo deve ser repetido.
b) Utilizando a ideia anterior como referência, elabore, no caderno, um esquema com uma sequência de comandos para a construção de outro polígono regular.
c) Troque de caderno com um colega e tente construir o polígono conforme a orientação no esquema.
d) Discuta com o colega os fluxogramas elaborados, analisando se as instruções produziram o polígono desejado. Caso isso não tenha ocorrido, investiguem se houve falha no comando ou na sequência dos comandos inseridos no esquema.
Revisão dos conteúdos deste capítulo
Faça as atividades no caderno.
Polígonos
Uma linha poligonal fechada simples com sua região interna fórma uma figura geométrica plana chamada polígono.
1. Dê o nome do polígono e identifique seus lados, vértices e diagonais.
2. Um heptágono possui:
a) quantos vértices?
b) quantos lados?
Diagonais de um polígono
O número de diagonais de um polígono varia de acordo com o número de lados que ele possui. Logo, para determinar o número de diagonais (d) de um polígono de n lados, fazemos:
3. Determine o número de diagonais de um polígono de:
a) 8 lados
b) 3 lados
Ângulos internos e ângulos externos de um polígono
Soma das medidas das aberturas dos ângulos internos de um polígono
A soma das medidas das aberturas dos ângulos internos ( ésse minúsculoi) de um polígono de n lados corresponde a:
Si = (n ‒ 2) ⋅ 180°
Soma das medidas das aberturas dos ângulos externos de um polígono
Em qualquer polígono, a soma das medidas das aberturas dos ângulos externos é 360 graus.
4. A soma das medidas das aberturas dos ângulos internos de um polígono é 720. Qual é esse polígono? graus
5. Determine a soma das medidas das aberturas dos ângulos internos de um pentágono.
Polígonos regulares
Um polígono que possui todos os lados com a mesma medida de comprimento e todos os ângulos com mesma medida de abertura é denominado polígono regular.
Medidas das aberturas do ângulo interno e do ângulo externo de um polígono regular
Em um polígono regular de n lados, indicando a medida da abertura do ângulo interno por ái e a medida da abertura do ângulo externo por áe , temos:
Ângulo central de um polígono regular
Denominamos ângulo central de um polígono regular aquele cujo vértice é o centro da circunferência e cujos lados passam por dois vértices consecutivos do polígono.
Sendo óh o centro de um polígono regular, a soma das medidas das aberturas de todos os ângulos centrais ( ésse minúsculoc ) é 360 graus (uma volta completa).
Sc = 360°
Logo, em um polígono de n lados, a medida da abertura do ângulo central é:
6. A medida da abertura do ângulo interno de um polígono regular é o triplo da medida da abertura do seu ângulo externo. Qual é esse polígono?