CAPÍTULO 8 A Geometria demonstrativa

Ilustração. Gravura em preto e branco. Homem de lenço na cabeça, camisa, calça e botas curtas. Ele está sentado em um banco segurando um objeto cúbico. A gravura é listrada em preto e branco.
écher, M. C. Man with Cuboid. 1958. Gravura em madeira, 6,4 centímetros por 6,4 centímetros. National Gallery of Art, uóshinton, dê cê, Estados Unidos da América.

O cubo impossível de Escher nos faz pensar que nem tudo é o que parece ser. Um falso silogismoglossário também pode nos alertar sobre o cuidado que devemos ter com conclusões apressadas:

Todos os cavalos raros são caros.Verdade.

Os cavalos baratos são raros.Verdade.

Então, os cavalos baratos são caros!Verdade?

Por isso, a Matemática, apoiada nas regras da Lógica e em um mínimo de postulados, não dispensa demonstrações rigorosas.

Observe, leia e responda no caderno.

a) Você já ouviu falar de Mauríts Cornélis Éscher? Pesquise, em dupla, a obra desse artista gráfico. Depois, elaborem um painel com imagens e texto com o material da pesquisa.

b) Como você classifica a frase “Cavalos baratos são caros”? Verdadeira? Falsa?

c) Avalie o silogismo a seguir como falso ou verdadeiro. “Todos os gatos são mamíferos. Há mamíferos que são ratos. Logo, há gatos que são ratos!”

Respostas e comentários

a) Resposta pessoal.

b) Espera-se que os estudantes percebam que os adjetivos “baratos” e “caros” são antônimos; logo, a frase é falsa.

c) Falso.

Capítulo 8 – A Geometria demonstrativa

Os objetivos deste capítulo e suas justificativas, as indicações das habilidades e competências específicas da Matemática (Bê êne cê cê), além de outras informações, estão no início deste Manual, nas orientações específicas.

Este capítulo dá continuidade ao estudo iniciado no capítulo anterior, mostrando como a congruência de triângulos pode ser utilizada em demonstrações geométricas, justificando propriedades de triângulos e de quadriláteros ou outros polígonos.

Espera-se que os estudantes desenvolvam cada vez mais o raciocínio lógico dedutivo fundamental para a continuidade de seus estudos em Matemática, em particular na Unidade Temática Geometria.

Para desenvolverem a pesquisa proposta no item a, podem-se sugerir sites e materiais com informações relevantes para, a partir deles, os estudantes realizarem novas pesquisas.

A proposta nos itens b e c, e no texto de abertura, possibilita aos estudantes discutirem sobre ­fake news e as conclusões resultantes de falso silogismo.

É comum tomar premissas verdadeiras, como as do item c, e desenvolver uma conclusão falsa. O fato de alguns mamíferos serem gatos e de alguns mamíferos serem ratos não nos permite concluir que alguns gatos sejam ratos. Esse tipo de raciocínio está presente em muitas falsas informações disseminadas em massa nas redes sociais. Dessa maneira, sugerimos um trabalho interdisciplinar com Língua Portuguesa, a fim de que os estudantes analisem diferentes práticas que realizam em redes sociais (curtir, compartilhar, comentar etcétera) e textos associados a diferentes gêneros da cultura digital (meme, gif, comentário, charge digital etcétera) que contenham algum tipo de falso silogismo. Assim os estudantes podem perceber a importância da análise crítica das informações publicadas em diferentes mídias e a importância de uma atitude ética ao usar redes sociais, desenvolvendo, assim, a competência geral 5.

Ícone de sugestão de leitura

 Sugestões de leitura

GOMES, S. F.; PENNA, J. C. B. O. ARROIO, A. Fake news científicas: percepção, persuasão e letramento. Ciência & Educação, Bauru, volume 26, e20018, 2020. Disponível em: https://oeds.link/Ylxb0B. Acesso em: 8 junho 2022.

Neste artigo, os autores trabalham a compreensão de quais elementos influenciam na credibilidade de notícias científicas.

COELHO, A. modêlo lógico matemático com apontamentos à teoria dos jogos e teoria econômica do crime para combate a ­fake news. Revista Humanidades e Inovação, volume 7, número 9, 2020. Disponível em: https://oeds.link/sMknwZ. Acesso em: 8 junho 2022.

Neste artigo, é analisado o fenômeno da fake news sob a ótica da Teoria dos Jogos e Teoria Econômica do Crime. Também se propõe um modêlo lógico matemático aplicável ao combate dessa prática.

1. Demonstrações geométricas

Muitas das propriedades geométricas já estudadas foram consideradas verdadeiras com base em medições experimentais ou na simples observação. Porém, nem sempre chegamos a conclusões corretas efetuando medições, considerando que a medida está sujeita a erros decorrentes de, por exemplo, um desenho impreciso ou um instrumento defeituoso. A simples observação também pode levar a conclusões erradas, pois, muitas vezes, as aparências enganam.

Um observador descuidado, ao observar a figura a seguir, poderá concluir que cedê > A bê, quando, de fato, A bê = cedê. (Verifique!)

Ilustração. Reta horizontal AB. No centro, reta vertical com ponto C acima e ponto D abaixo, entre AB.

Isso nos faz pensar que nem sempre a medição ou a simples observação são suficientes para confirmar se uma propriedade geométrica é verdadeira ou falsa. Por mais evidente que pareça, uma propriedade só pode ser considerada verdadeira depois de provada.

Noções primitivas e postulados

Já estudamos que, em Geometria, pontos, retas e planos são noções aceitas sem definição; por isso são chamadas de noções primitivas.

Além das noções primitivas, na Geometria, estabelecemos algumas verdades iniciais aceitas sem demonstração: os postulados.

A seguir, vamos estudar alguns postulados que foram estabelecidos como propriedades fundamentais das noções primitivas.

Postulados

Uma reta tem infinitos pontos.

Ilustração. Reta horizontal com pontos: A, B, C e D.

Por um ponto, passam infinitas retas.

Ilustração. Sete retas diagonais que se cruzam no centro, ponto P.
Respostas e comentários

1. Demonstrações geométricas

Habilidade da Bê êne cê cê: ê éfe zero oito ême ah um quatro.

Este tópico possibilita aos estudantes demonstrar diferentes propriedades de triângulos utilizando, principalmente, a congruência de triângulos e, assim, contribui para o posterior desenvolvimento da habilidade (­ê éfe zero oito ême ah um quatro), ampliando as demonstrações para outras figuras geométricas planas. Discuta com os estudantes a importância de retratar criteriosamente uma situação, destacando as informações dadas e, se for o caso, representar por meio de figuras que se aproximem o máximo possível dos dados fornecidos pela situação. Apenas o desenho não resolverá o problema proposto, mas uma figura com muitas imperfeições pode atrapalhar a estratégia ou até mascarar resultados e levar a conclusões inadequadas. Por exemplo, se o problema indica que o triângulo é equilátero, não é conveniente representar essa situação com um triângulo retângulo.

Outra discussão importante é a consideração de casos particulares quando queremos um resultado generalizado. Por exemplo, se devemos tomar um triângulo qualquer, desenhar um triângulo equilátero pode induzir a obter conclusões de resultados válidos apenas para esse tipo de triângulo, não para um triângulo qualquer.

Dois pontos distintos determinam uma única reta.

Ilustração. Reta diagonal com pontos: A, B.

Entre dois pontos distintos quaisquer de uma reta, sempre existe outro ponto dessa reta.

Ilustração. Reta horizontal AB com ponto C entre AB.

Quaisquer três pontos não colineares determinam um, e somente um, plano.

Ilustração. Plano alfa com ponto A acima. Abaixo, B à esquerda e C à direita.

Por um ponto P qualquer situado fora de uma reta r, passa uma única reta paralela à reta dada.

Ilustração. Reta horizontal com ponto P à esquerda. Abaixo, reta r paralela.

Teoremas

Os teoremas são propriedades que podem ser demonstradas com base nos postulados ou em propriedades anteriormente demonstradas.

Um teorema é composto de duas partes:

a parte que se supõe conhecida, chamada de hipótese;

a parte que se deseja provar, chamada de tese.

Acompanhe alguns exemplos.

a) Se duas retas paralelas são cortadas por uma transversal, então os ângulos correspondentes são congruentes.

Hipótese: duas retas paralelas são cortadas por uma transversal.

Tese: os ângulos correspondentes são congruentes.

b) Se um triângulo é isósceles, então os ângulos da base são congruentes.

Hipótese: um triângulo é isósceles.

Tese: os ângulos da base são congruentes.

Respostas e comentários

Demonstrações geométricas

Ao longo do estudo de Geometria, os estudantes já devem ter se deparado com noções primitivas e suas representações. Retomamos esses conceitos para apresentar-lhes os postulados e teoremas, aprofundando e sistematizando o estudo desse tópico de Geometria plana.

Converse com eles e incentive-os a diferenciar postulado de teorema, de maneira que percebam que um postulado é uma informação tida como verdadeira, sem necessidade de demonstração, enquanto um teorema é uma informação que deve ser provada ­verdadeira.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

1 Qual dos segmentos é maior,

segmento AB

ou

segmento CD

?

Ilustração. Reta AB com setas para fora em cada extremidade. Ilustração. Reta CD com seta para dentro em cada extremidade.

2 Indique falso ou verdadeiro para cada silogismo a seguir.

a) Toda estrela brilha com luz própria.

Nenhum planeta brilha com luz própria.

Então, nenhum planeta é estrela.

b) Todos os galos são aves.

Algumas aves são patos.

Então, todos os patos são galos.

3 Identifique a hipótese e a tese em cada caso.

a) Se um número é múltiplo de 3 e de 5, então esse número é múltiplo de 15.

b) Se uma altura de um triângulo é bissetriz, então esse triângulo é isósceles.

c) Se duas retas cortadas por uma reta transversal são paralelas, então elas determinam ângulos alternos internos de mesma ­medida.

4 Verifique se as sentenças a seguir são verdadeiras ou falsas e dê um exemplo que justifique o fato de as sentenças serem falsas, caso haja alguma.

a) Se um triângulo é isósceles, então ele tem dois lados congruentes e um de medida diferente.

b) Se um triângulo é retângulo, então ele não pode ser equilátero.

c) Se um triângulo é equilátero, então as bissetrizes de dois ângulos internos determinam apenas ângulos agudos.

PARA SABER MAIS

Da Geometria empírica à demonstrativa

A Geometria teve início em tempos remotos e desenvolveu-se lentamente até atingir a amplitude atual. Nesse trajeto, passou por diferentes papéis.

De modo geral, a Geometria inicial tratava somente de problemas geométricos concretos, apresentados isoladamente, e entre os quais não se observava nenhuma ligação.

Com o tempo, começaram-se a detectar propriedades e relações gerais com base em certo número de observações relativas a fórmas, tamanhos e relações espaciais de objetos físicos específicos, que passaram a ser casos particulares. Tais descobertas favoreceram a ordenação de problemas geométricos práticos em grupos de mesmo tipo, cada qual solucionável por meio de um mesmo procedimento geral.

Não se sabe quantos séculos foram necessários para a Geometria adquirir státus de ciência; entretanto, historiadores acreditam que o início desse processo ocorreu ao longo do vale do rio Nilo, no Egito antigo, bem como nas bacias de outros grandes rios, como o Tigre e o Eufrates, na Meso­potâmia.

Quanto ao vale do rio Nilo, vale lembrar a importância da agrimensura como possível origem para a palavra geometria, que significa “medida da terra”. Além disso, as bacias desses rios foram berços de fórmas avançadas de sociedade, conhecidas por sua habilidade em engenharia na drenagem de pântanos, irrigação, obras de defesa contra inundações e construção de grandes edifícios e estruturas, projetos que requeriam muita geometria prática.

A Geometria da Mesopotâmia e a do Egito eram, portanto, basicamente experimentais, derivadas de regras usadas pelos técnicos dessas civilizações, o que lhes possibilitou calcular medidas de áreas e muitos resultados bem antes dos gregos, porém não de maneira dedutiva.

Respostas e comentários

1. Nenhum deles, pois são congruentes.

2. a) Verdadeiro.

2. b) Falso.

3. a) Hipótese: um número é múltiplo de 3 e de 5; tese: esse número é múltiplo de 15.

3. b) Hipótese: uma altura de um triângulo é bissetriz; tese: esse triângulo é isósceles.

3. c) Hipótese: duas retas cortadas por uma reta transversal são paralelas; tese: essas retas determinam ângulos alternos internos de mesma medida.

4. a) Falsa. O triângulo pode ser equilátero.

4. b) Verdadeira.

4. c) Falsa. As bissetrizes formam um ângulo de 120graus.

Exercícios propostos

Esta série de exercícios pode ser desenvolvida com os estudantes em duplas, o que enriquecerá o aprendizado, já que eles deverão expor o que pensam e compreender o pensamento do colega, para depois debater, refletir e esboçar uma conclusão com argumentos mais bem elaborados.

As resoluções dos exercícios 1 a 4 estão no início deste Manual, nas orientações específicas do capítulo 8.

No exercício 2, se julgar conveniente, o uso de diagramas que representem a situação pode ser uma boa estratégia.

A seguir, a representação da situação do item a, em que o conjunto representado pelo retângulo B é o conjunto dos astros e corpos celestes que brilham com luz própria.

Ilustração. Retângulo B. No centro, forma oval escrito estrelas. Do lado de fora do retângulo, forma oval escrito planetas.

Se toda estrela brilha com luz própria, todas as estrelas estão contidas no conjunto B.

Se nenhum planeta brilha com luz própria, não há planeta algum nesse conjunto, ou seja, nenhum planeta pertence ao conjunto B.

Logo, podemos concluir que nenhum planeta é estrela. Pode-se ampliar a atividade propondo à turma um trabalho interdisciplinar com Ciências, de maneira que os estudantes listem outros corpos celestes que pertençam ao conjunto B e outros que não pertençam a esse ­conjunto.

As modificações político-econômicas dos últimos séculos do segundo milênio antes de Cristo resultaram na diminuição do poder do Egito e da Babilônia. Tal mudança propiciou o florescimento de novas culturas.

Os gregos transformaram a Geometria empírica, ou científica, dos antigos egípcios e babilônios no que se poderia chamar de Geometria demonstrativa. Segundo esta, todas as verdades geométricas deveriam ser demonstradas por raciocínios dedutivos, com base em princípios chamados de axiomas ou postulados, não por processos experimentais.

A Geometria demonstrativa começou, provavelmente, com o trabalho do matemático grego Tales de Mileto (624 a 547 antes de Cristo), considerado um dos sete sábios da Anti­guidade. Tales foi a primeira pessoa conhecida a utilizar métodos dedutivos em Geometria. Viveu no Egito, de onde levou a Geometria para a Grécia, começando a aplicar a essa ciência, pela primeira vez, procedimentos dedutivos da Filosofia grega.

No campo da Matemática, o primeiro pensamento dedutivo ocorreu na área da Geometria, e a fórma de pensamento dedutivo estabeleceu um modêlo e determinou uma tra­dição que perduram até nossos tempos no procedimento de validação das verdades matemáticas.

Ilustração. À esquerda, homem de cabelo claro e barba segura um papiro aberto com informações. Ao lado, papéis sobre uma mesa. Ao fundo, pirâmides.

Congruência de triângulos nas demonstrações geométricas

Acabamos de aprender que é possível provar que alguns fatos matemáticos são verdadeiros usando como base outros fatos já comprovados e em uma sequência de conclusões lógicas, sem usar instrumento de medida. É o que chamamos de fazer uma “prova” ou “demonstração” matemática.

Os casos de congruência de triângulos podem ser utilizados para demonstrar a validade de algumas propriedades geométricas. Nas situações a seguir, vamos considerar que os casos de congruência de triângulos são verdades já demonstradas.

a) Na figura, temos:

Ilustração. Triângulo ABC, unido pelo vértice C com outro triângulo CDE. Em C, ângulos C1 e C2.
Esquema. Primeira linha: segmento A C é congruente ao segmento C E. Segunda linha: segmento B C é congruente ao segmento C D. À direita, chave, e cota ao lado: Hipótese.

Vamos provar que:

segmento A B é congruente ao segmento D E. Chave à direita. Tese.
Respostas e comentários

Para saber mais

Esta seção enriquece e dá significado ao aprendizado do tema abordado, fazendo sua contextualização com a história da ­Matemática.

Ícone de sugestão de leitura

 Sugestão de leitura

Para ampliar o trabalho, sugerimos:

JESUS, D. L. S. O papel demonstrativo dos diagramas na geometria euclidiana. Dissertação (Mestrado em Filosofia), Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2017. Disponível em: https://oeds.link/byq9qt. Acesso em: 8 junho 2022.

Nesse trabalho, resgatam-se algumas das principais discussões sobre a maneira como se pode obter conhecimento por meio de justificativas diagramáticas, apresentando-se uma defesa de um modêlo de prova matemática parcialmente fundamentado em diagramas. Na investigação, tratam-se algumas características e demonstrações que constam na obra Os elementos, de Euclides.

Para verificar se os segmentos

A B

e

D E

são congruentes, poderíamos medi-los com o auxílio de uma régua ou usar um compasso com a medida do segmento

A B

para conferir se essa medida coincide com a do segmento

D E

. Em qualquer desses casos, sempre haveria a possibilidade de êrro de medição ou mesmo um defeito do instrumento.

Então, vamos provar que

segmento A B é congruente ao segmento D E

.

Demonstração

Ilustração. Garoto de cabelo ruivo e camisa vermelha. Ele fala: Atenção! Verificação não é demonstração.

Considerando os triângulos á bê cê e é dê cê, temos:

1.

Segmento A C é congruente ao segmento C E

(por hipótese)

2.

Ângulo C

1

Ângulo C

2 (ângulos opostos pelo vértice)

3.

Segmento B C é congruente ao segmento C D

(por hipótese)

 

Logo, pelo caso lado ângulo lado, os triângulos á bê cê e é dê cê são congruentes. Portanto,

segmento A B é congruente ao segmento D E

, pois são lados correspondentes em triângulos congruentes.

b) Dada a figura a seguir, em que

Segmento A B é paralelo ao segmento P N

e

segmento A C é paralelo ao segmento M N

, vamos provar que

Segmento A C é congruente ao segmento N M

.

Ilustração. À esquerda, triângulo ABC. À direita, triângulo MNP virado para baixo.
Esquema. Hipótese, abre chave. Primeira linha: segmento A B, paralelo ao segmento P N. Segunda linha: segmento A C, paralelo ao segmento M N. Terceira linha: segmento B C, congruente ao segmento P M.

Tese {

segmento A C é congruente ao segmento N M

Demonstração

Considerando os triângulos á bê cê e NPM, temos:

1.

Ângulo A C com origem em B, congruente com ângulo N M com origem em P

(ângulos alternos internos)

2. 

segmento B C é congruente ao segmento P M

(por hipótese)

3.

Ângulo ACB é congruente ao ângulo NMP

(ângulos alternos externos)

Logo, pelo caso ângulo-lado-ângulo, os triângulos á bê cê e NPM são congruentes. Portanto,

segmento A C é congruente ao segmento N M.

, pois são lados correspondentes em triângulos congruentes.

c) Vamos usar a congruência de triângulos para justificar a validade da seguinte construção geométrica: bissetriz de um ângulo.

Construção

1º) Com a ponta-séca do compasso em O, traçamos um arco determinando os pontos M e N.

Ilustração. Reta horizontal com ponto A e reta diagonal com ponto B unidas em O, à esquerda. Compasso aberto em O, traça arco MN.

(Ao usar o compasso, atenção para não se machucar com a ponta-séca!)

2º) Com a mesma abertura do compasso e a ponta-séca em M e, em seguida, em N, traçamos os arcos que se intersectam em D.

Ilustração. Reta horizontal com ponto A e reta diagonal com ponto B unidas em O, à esquerda. Arco MN e compasso aberto em M e N, traça arcos no ponto D.
Respostas e comentários

Congruência de triângulos nas demonstrações geométricas

Assumindo sem demonstração os casos de congruência, apresentamos aos estudantes alguns exemplos de demonstrações e de justificativas para construções geométricas. Apresentamos, também, a justificativa da construção da bissetriz de um ­ângulo.

Incentive os estudantes a escreverem no caderno a definição de bissetriz de um ângulo. Revisitar conceitos e retomar conhecimentos já construídos são passos indispensáveis para que eles consolidem e ampliem conceitos e ­procedimentos.

3º) Traçamos a semirreta

O D

, que é a bissetriz do ângulo

ângulo A O B

.

Ilustração. Ângulo B O A. Ponto M no segmento B O, e ponto N no segmento A O. Arco de circunferência com centro em O passando por M e N. Arco de circunferência com centro M. Arco de circunferência com centro N. No encontro destes arcos, ponto D.

Justificativa Entenda por que essa construção é válida.

Ilustração. Ângulo B O A. Ponto M no segmento B O, e ponto N no segmento A O. Arco de circunferência com centro em O passando por M e N. Arco de circunferência com centro M. Arco de circunferência com centro N. No encontro destes arcos, ponto D. Losango O M D N.

Considerando os triângulos ó ême dê e ó êne dê, temos:

1.

Segmento O M é congruente ao segmento O N

 (mesma abertura do compasso)

2.

Segmento M D é congruente ao segmento N D

 (mesma abertura do compasso)

3.

Segmento O D é congruente ao segmento O D

 (lado comum)

   Logo, pelo caso lado lado lado, os triângulos ó ême dê e ó êne dê são congruentes. Portanto, 

Ângulo M D com origem em O, congruente com ângulo N D com origem em O

, pois são ângulos correspondentes em triângulos congruentes. Assim, 

semirreta O D

 é bissetriz do ângulo 

ângulo A O B

.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

5 Em cada caso, faça o que se pede.

a) Prove que

segmento A C é congruente ao segmento C D

.

Ilustração. Triângulo ABC à esquerda unido a triângulo CDE à direita.

Considere:

segmento B C é congruente ao segmento C E

;

ângulo B é congruente ao ângulo E

b) Prove que

segmento A C é congruente ao segmento C E

.

Ilustração. Triângulo ABC acima unido a triângulo CDE abaixo.

Considere:

segmento A B é congruente ao segmento D E, ponto e vírgula, ângulo B é congruente ao ângulo D

c) Dado o quadrilátero á bê dê cê, prove que

ângulo A é congruente ao ângulo D

.

Ilustração. Quadrilátero ABCD dividido ao meio pelo segmento de reta de B C.

Considere:

segmento B A é congruente ao segmento B D

;

segmento A C é congruente ao segmento D C

d) Dado o quadrilátero á bê dê cê, prove que

segmento A C é congruente ao segmento D C

.

Ilustração. Quadrilátero ABCD com segmento de reta de C até B dividindo o ângulo B em B1 e B2.

Considere:

segmento A B é congruente ao segmento D B

;

Ângulo B1

1

Ângulo B2

2

Respostas e comentários

5. Demonstrações.

5. a) Caso ângulo-lado-ângulo.

5. b) Caso lado-ângulo-ângulo opostoo.

5. c) Caso lado lado lado.

5. d) Caso lado ângulo lado.

Exercícios propostos

Apresentamos a seguir uma possível resolução para o exercício 5.

a) Considerando os triângulos ABC e Dê ê cê, verificamos:

Ângulo B congruente ao ângulo E

(dado)

segmento B C é congruente ao segmento C E

(dado)

ângulo A C B é congruente ao ângulo D C E

(ângulos opostos pelo vértice)

Logo, pelo caso ângulo-lado-ângulo, os triângulos á bê cê e Dê ê cê são congruentes. Portanto,

segmento A C é congruente ao segmento C D

 pois são lados correspondentes em triângulos congruentes.

b) Considerando os triângulos á bê cê e é dê cê, verificamos:

segmento A B é congruente ao segmento D E

(dado)

Ângulo B congruente com ângulo D

(dado)

ângulo A C B é congruente ao ângulo E C D

(ângulos opostos pelo vértice)

Logo, pelo caso lado-ângulo-ângulo opostoo, os triângulos á bê cê e é dê cê são ­congruentes. Portanto, 

o segmento AC é congruente ao segmento CE

 pois são lados correspondentes em triângulos congruentes.

c) Considerando os triângulos á bê cê e dê bê cê, verificamos:

o segmento BA é congruente ao segmento BD

(dado)

o segmento AC é congruente ao segmento DC

(dado)

segmento B C é congruente ao segmento B C

(lado comum)

Logo, pelo caso lado lado lado, os triângulos á bê cê e dê bê cê são congruentes. Portanto,

Ângulo A congruente com ângulo D

pois são ângulos correspondentes em triângulos congruentes.

d) Considerando os triângulos á bê cê e dê bê cê, verificamos:

segmento A B é congruente ao segmento D B

(dado)

ângulo A M C é congruente ao ângulo B M C

(dado)

segmento B C é congruente ao segmento B C

(lado comum)

Logo, pelo caso lado ângulo lado, os triângulos á bê cê e dê bê cê são congruentes. Portanto,

o segmento A C é congruente ao segmento D C

pois são lados correspondentes em triângulos congruentes.

6 Na figura, temos r s,

segmento A B é paralelo ao segmento C D

,

Ângulo B1 congruente ao ângulo C1

e

Ângulo B2 congruente ao ângulo C2

Prove que

segmento A C é congruente ao segmento B D

.

Ilustração. Duas retas horizontais paralelas, r e s. 
Na reta r, A e C. Na reta s, B e D. Entre as retas, segmentos de reta AB, BC e CD formam triângulos. 
Em B, ângulo B1 e B2. Em C, ângulo C1 e C2.

7 Faça o que se pede.

a) Dados

Esquema. Abre chave. Primeira linha: segmento A M congruente ao segmento M B. Segunda linha: segmento A C paralelo ao segmento B D. Vírgula.

prove que

segmento A C é congruente ao segmento B D

.

Ilustração. 
Reta horizontal AB. Retas diagonais de A e B. Reta diagonal acima, ponto C, e abaixo, ponto D, passa no centro da reta AB, ponto M.

b) Dado o quadrilátero ABCD, em que

Esquema. Abre chave. Primeira linha: segmento A B paralelo ao segmento C D. Segunda linha: segmento A B congruente ao segmento C D. Vírgula.

prove que

ângulo A é congruente ao ângulo C

.

Ilustração. Quadrilátero ABCD com reta diagonal BD.

8 Vamos rever a construção de uma perpendicular a uma reta r que passa por um ponto P dessa reta, dados P e r.

1º) Com a ponta-séca do compasso em P e uma abertura qualquer, traçamos um arco que intersecta r nos pontos M e N.

Ilustração. Reta r com ponto M e N. Entre eles, ponto P. Arco de M até N.

2º) Com a ponta-séca do compasso em M e em N, traçamos dois arcos, com a mesma abertura (maior que PM) do compasso, que se intersectam em a.

Ilustração. Reta r com pontos M e N. Entre eles, ponto P. Acima, ponto A determinado pelos arcos descritos no texto.

3º) A reta

A P

é perpendicular à reta r. O ponto P é chamado “pé da perpendicular” de

reta A P

sobre r.

Ilustração. Reta r com ponto M e N. Entre eles, ponto P. Acima, ponto A com reta vertical passando por P. Reta tracejada de M e N até A.

Justifique por que essa construção é válida.

9 Vamos rever a construção de uma perpendicular a uma reta r que passa por um ponto P que não está na reta, dados P e r.

1º) Com a ponta-sêca do compasso em P, traçamos um arco que intersecta r nos pontos M e N.

Ilustração. Reta r com pontos M e N. Acima, ponto P. Abaixo, arco intersectando r em M e N.

2º) Com a ponta-séca do compasso em M e em N, traçamos dois arcos de mesmo raio que se intersectam em B.

Ilustração. Reta r com pontos M e N. Acima, ponto P. Abaixo, ponto B determinado pelos arcos descritos no texto.

3º) A reta

P B

é perpendicular à reta r e intersecta r no ponto X.

Ilustração. Reta r com ponto M e N. Acima, ponto P. Abaixo, ponto B. Reta vertical de P até B. Retas diagonais tracejadas de M e N até P e B.

Justifique por que essa construção é válida.

Respostas e comentários

6. Demonstração (caso ângulo-lado-ângulo).

7. a) Demonstração (caso lado-ângulo-ângulo opostoo).

7. b) Demonstração (caso lado ângulo lado).

8. Demonstração (caso lado lado lado).

9. Demonstração (caso lado lado lado).

Exercícios propostos

No exercício 6, considerando os triângulos á bê cê e dê cê bê:

ângulo A C B é congruente ao ângulo C B D

(ângulos alternos ­internos)

segmento B C é congruente ao segmento B C

(lado comum)

ângulo A B C é congruente ao ângulo B C D

ângulos alternos ­internos)

   Pelo caso ângulo-lado-ângulo, os triângulos são congruentes. Portanto,

segmento A C é congruente ao segmento B D

pois são lados correspondentes em triângulos congruentes.

No exercício 7, uma resolução possível:

a) Considerando os triângulos á ême cê e bê ême dê:

ângulo C é congruente ao ângulo D

(ângulos alternos internos)

segmento A M é congruente ao segmento M B

(dado)

Ângulo A C com origem em M, congruente com ângulo B D com origem em M

(ângulos opostos pelo vértice)

Pelo caso lado-ângulo-ângulo opostoo, os triângulos são congruentes. Portanto, 

segmento A C é congruente ao segmento B D

, pois são lados correspondentes em triângulos ­congruentes.

b) Considerando os triângulos á bê dê e cê dê bê:

segmento A B é congruente ao segmento C D

(dado)

Ângulo A D com origem em B, congruente com ângulo C B com origem em D

(ângulos alternos internos)

segmento B D é congruente ao segmento B D

(lado comum)

Pelo caso lado ângulo lado, os triângulos são congruentes. Portanto,

ângulo A é congruente ao ângulo C

, pois são ângulos correspondentes em triângulos congruentes.

No exercício 8, considerando os triângulos ême pê a e êne pê á:

segmento P M é congruente ao segmento P N

(mesma abertura do compasso)

segmento M A é congruente ao segmento N A

(mesma abertura do compasso)

segmento A P é congruente ao segmento A P

(lado comum)

   Os triângulos são congruentes pelo caso lado lado lado. Logo,

ângulo M P A é congruente ao ângulo N P A

, pois são ângulos correspondentes em triângulos congruentes.

Como são ângulos adjacentes e suplementares:

Medida ângulo M P A igual medida ângulo N P A igual a 90 graus

   Concluímos que a reta

A P

é perpendicular à reta r pelo ponto P.

No exercício 9, considerando os triângulos pê ême bê e pê êne bê:

segmento P M é congruente ao segmento P N

(mesma abertura do compasso)

segmento M B é congruente ao segmento N B

(mesma abertura do compasso)

segmento P B é congruente ao segmento B P

(lado comum)

   Assim, os triângulos são congruentes pelo caso lado lado lado. Logo,

ângulo M P B é congruente ao ângulo N P B

, pois são ângulos correspondentes em triângulos congruentes.

   Logo,

ângulo M X P é congruente ao ângulo N X P

pois são ângulos correspondentes em triângulos congruentes. Como são ângulos adjacentes e suplementares, concluímos que são ângulos retos e, portanto,

Reta P B

r.

2. Propriedades do triângulo isósceles

1ª propriedade

Em todo triângulo isósceles, os ângulos da base são congruentes.

Ilustração. Mulher de cabelo laranja e camiseta roxa fala: Considere o triângulo isósceles ABC e acompanhe a demonstração da propriedade.
Ilustração. Triângulo isósceles ABC. Ao lado, texto: Hipótese, abre chave, segmento A B congruente ao segmento A C. Tese, abre chave, ângulo B congruente ao ângulo C.

Demonstração Construção auxiliar: vamos traçar a bissetriz

A D

.

Ilustração. Triângulo isósceles ABC. Entre B e C, ponto D. Segmento de reta de A até o ponto D. Em A, o segmento de reta divide o ângulo em m e n.

Comparando os triângulos á dê bê e á dê cê, temos:

1.

segmento A B é congruente ao segmento A C

(por hipótese)

2.

ângulo m é congruente ao ângulo n

(

segmento AD

é bissetriz)

3.

segmento A D é congruente ao segmento A D

(lado comum)

Logo, pelo caso lado ângulo lado, os triângulos á dê bê e á dê cê são congruentes. Portanto,

ângulo B é congruente ao ângulo C

, pois são ângulos correspondentes em triângulos congruentes.

Como exemplo, vamos calcular o valor de x, em grau, no triângulo é éfe gê, sabendo que

segmento E F é congruente ao segmento E G

.

Ilustração. Triângulo EFG à esquerda, com ângulo x em E, ângulo 55 graus em F. Seta indicando para direita chamada: EFG é triângulo isósceles. À direita, triângulo EFG com ângulo x em E, ângulo 55 graus em F e 55 graus em G.

x + 55graus + 55graus = 180graus

x + 110graus = 180graus

x = 180graus 110graus

x = 70graus

2ª propriedade

Em todo triângulo isósceles, a mediana, a altura e a bissetriz relativas à base coincidem.

Ilustração. Homem de cabelo ruivo e camisa vermelha. Ele fala: Considere o triângulo isósceles A B C, em que segmento A M é mediana, e acompanhe a demonstração da propriedade.
Ilustração. Triângulo isósceles ABC. Entre B e C, ponto M. Segmento de reta de A até M. Ao lado, texto: Hipótese, abre chave. Primeira linha: segmento A B congruente ao segmento A C. Segunda linha: segmento B M congruente ao segmento M C. Abaixo, texto: Tese, abre chave. Primeira linha: segmento A M é bissetriz. Segunda linha: segmento A M é altura.
Respostas e comentários

2. Propriedades do triângulo isósceles

Habilidade da Bê êne cê cê: ê éfe zero oito ême ah um sete.

Neste tópico, os estudantes podem retomar os conceitos de mediatriz e de bissetriz e de congruência para explorar as propriedades do triângulo isósceles, mobilizando aspectos da habili­dade (­EF08MA17).

Apresentamos a demonstração da propriedade que trata da congruência dos ângulos da base de um triângulo isósceles. Ressalte que ela é válida também para triângulos equiláteros.

Incentive os estudantes a acompanharem as demonstrações das propriedades. Proponha a eles que façam a leitura das demons­trações das propriedades indicadas neste tópico e, depois, alguns deles a expliquem aos demais, realizando a demonstração na lousa.

Demonstração

Ilustração. Triângulo isósceles ABC. Entre B e C, ponto M. Segmento de reta de A até  M, dividindo o ângulo A em A1 e A2 e o ângulo M em M1 e M2.

Comparando os triângulos á ême bê e á ême cê, temos:

 1. 

segmento A B é congruente ao segmento A C

(por hipótese)

2.  

segmento B M é congruente ao segmento M C

(

segmento A M

é mediana relativa ao lado

B C

)

3.

segmento A M é congruente ao segmento A M

(lado comum)

Logo, pelo caso lado lado lado, os triângulos á ême bê e á ême cê são congruentes. Portanto:

Ângulo A

1

Ângulo A

2, o que prova que

segmento A M

é a bissetriz relativa ao ângulo

Ângulo A

.

Ângulo M

1

Ângulo M

2 e, por serem adjacentes e suplementares, cada um deles é um ângulo reto, o que prova que

Ângulo M

é a altura relativa ao lado

Ângulo M

.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

10 O triângulo á bê cê é isósceles de base

B C

.

Calcule:

a) a medida do ângulo

Ângulo B

;

b) a medida do ângulo

Ângulo C

.

Ilustração. Triângulo ABC. No vértice A, ângulo 72 graus.

11 Do triângulo á bê cê, pede-se:

a) medida do(

segmento B C

), sabendo que medida do(

segmento B H

) = 2 centímetros;

b) medida do(

Ângulo A1

);

c) medida do(

Ângulo B

).

Ilustração. Triângulo isósceles ABC. Entre B e C, ponto H. Segmento de reta tracejado de A até ponto H, dividindo o ângulo A em A1 e 40 graus.

12 Em um triângulo isósceles á bê cê,

segmento A H

é a altura relativa à base

B C

. Sendo medida do(

segmento B H

) = 3,5 centímetros, calcule medida do(

segmento H C

).

13 Calcule x e y nas figuras a seguir.

a)

Ilustração. Triângulo com ângulo 62 graus. Segmentos de reta do canto inferior esquerdo e direito até o centro, formando ângulo y. Ângulos x e x à esquerda e x e x à direita.

b)

Ilustração. Triângulo com ângulo 62 graus à esquerda e 75 graus acima. Segmento de reta do lado inferior até lado direito, forma um triângulo menor com ângulo x acima e y à direita.

c)

Ilustração. Triângulo com ângulo 65 graus no canto inferior esquerdo e 65 graus no canto inferior direito. Segmento de reta vertical tracejado do topo até o lado inferior. Medidas: base: 3x mais 1; lado esquerdo: 5 vezes x menos 3; lado direito: 12; distância do segmento de reta tracejado até o lado direito: y.

14 Calcule as medidas dos ângulos de um triân­gulo isósceles no qual cada ângulo da base mede o quádruplo da medida do ângulo do vértice.

15 Calcule a medida de cada ângulo obtuso determinado por duas bissetrizes de um triângulo equilátero.

Respostas e comentários

10. a) 54graus

10. b) 54graus

11. a) 4 centímetros

11. b) 40graus

11. c) 50graus

12. medida do(

segmento H C

) = 3,5 centímetros

13. a) x = 29graus 30minutos

y = 121graus

13. b) x = 94graus

y = 43graus

13. c) x = 3

y = 5

14. 20graus, 80graus e 80graus.

15. 120graus

Exercícios propostos

Neste bloco de exercícios, os estudantes aplicarão as propriedades demonstradas e também utilizarão conhecimentos sobre outras propriedades geométricas já estudadas e sobre equações do 1º grau para obter as medidas ­solicitadas.

As resoluções dos exercícios 10 a 13 estão no início deste Manual, nas orientações específicas do capítulo 8.

Na resolução do exercício 14, como os ângulos da base medem o quádruplo do ângulo do vértice no triângulo isósceles em questão, indiquemos por x a medida do ângulo do vértice. Assim, os ângulos da base medem 4x cada um. Sabendo que a soma das medidas dos ângulos internos de um triângulo é 180graus, obtemos:

x + 4x + 4x = 180

9x = 180

x = 20

E, portanto: 4x = 80

Logo, esse triângulo tem ângulos internos de medidas 20graus, 80graus e 80graus.

Na resolução do exercício 15, incentive os estudantes a representarem a situação por meio de uma figura, por exemplo:

Ilustração. Triângulo com segmento de reta diagonal do canto inferior direito para centro do lado esquerdo, dividindo o ângulo inferior direito em beta e beta. Segmento de reta vertical do topo até a base dividindo o ângulo superior em alfa e alfa.

Indicamos por x a medida do ângulo obtuso determinado pelas bissetrizes de dois ângulos internos de um triângulo equilátero. Como o triângulo é equilátero, todos os seus ângulos internos medem 60graus. Como tomamos as bissetrizes de dois desses ângulos internos, α = β = 30graus. Verificamos também que α + β + x = 180graus. Assim:

30 + 30 + x = 180

x = 180 60 = 120

Ou seja, a medida de cada ângulo obtuso determinado por duas bissetrizes de um triângulo equilátero mede 120graus.

16 Calcule as medidas x e y, em grau, nas figuras a seguir.

a)

Ilustração. Reta vertical. À esquerda, quatro segmentos de reta diagonais para esquerda unidos. Ângulo externo: 105 graus. Na ponta esquerda, ângulo x e com a reta vertical, ângulo y.

b)

Ilustração. Triângulo com ângulo y graus no canto inferior esquerdo e 80 graus acima. Reta do canto inferior esquerdo até lado direito com ângulo y e 120 graus. No canto inferior direito, ângulo x.

17

Ícone de trabalho em equipe ou dupla

Hora de criar – Em dupla, cada um cria um problema sobre triângulo isósceles. Troquem de caderno e, depois de cada um resolver o problema elaborado pelo outro, destroquem para corrigi-los.

18 A figura representa a construção da mediatriz do segmento

AB

.

Ilustração. Segmento de reta horizontal AB. No centro, reta vertical CD com ponto M no centro. Ao redor, losango tracejado.

a) Observando a figura, justifique por que essa construção é válida.

b) Desenhe um triângulo qualquer e trace as mediatrizes de seus lados. Depois, trace a circunferência de centro na intersecção das mediatrizes e que passa pelos vértices do triângulo.

(Ao usar o compasso, atenção para não se machucar com a ponta-sêca!)

3. Propriedades de um triângulo qualquer

1ª propriedade

A medida do ângulo externo de um triângulo é igual à soma das medidas dos ângulos internos não adjacentes a ele.

Considere o triângulo á bê cê a seguir.

Ilustração. Triângulo ABC. Em B, ângulo externo x.
Sistema. Hipótese, abre chave, ângulo x é um ângulo externo não adjacente aos ângulos A e C
Sistema. Tese, abre chaves, medida do ângulo x é igual a medida do ângulo A mais a medida do ângulo C

Demonstração

No triângulo á bê cê, temos:

1. medida do(

Ângulo x

) + medida do(

ângulo B

) = 180graus (

Ângulo x

e

ângulo B

são adjacentes e suplementares)

2. medida do(

ângulo A

) + medida do(

ângulo B

) + medida do(

ângulo C

) = 180graus (

ângulo A

,

ângulo B

e

ângulo C

são ângulos internos de um triângulo)

Logo:

Sentença matemática. Medida do ângulo x mais medida do ângulo B é igual a medida do ângulo A mais medida do ângulo B mais medida do ângulo C. Medida do ângulo x é igual a medida do ângulo A mais medida do ângulo C.

Como exemplo de aplicação, vamos calcular x, em grau, nos triângulos a seguir.

a)

Ilustração. Triângulo com ângulos internos: 82 graus e 54 graus. Ângulo externo: x.

x = 54 + 82

x = 136

b)

Ilustração. Triângulo com ângulos internos: 2x mais 20 graus e 3x mais 10 graus. Ângulo externo: 110 graus.

2x + 20 + 3x 10 = 110

5x = 100 x = 20

Respostas e comentários

16. a) x = 10graus

y = 85graus

16. b) x = 30graus

y = 40graus

17. Resposta pessoal.

18. a) Demonstração.

18. b) Construção de figura.

Exercícios propostos

As resoluções dos exercícios 16 e 17 estão no início deste Manual, nas orientações específicas do capítulo 8.

A seguir, indicamos uma resolução para o exercício 18.

a) Sejam C e D pontos quaisquer da mediatriz. Considerando os triângulos á cê ême e BCM, verifi­camos:

segmento A M é congruente ao segmento B M

(M é ponto médio)

ângulo A M C é congruente ao ângulo B M C

(ângulo reto)

segmento M C é congruente ao segmento M C

(lado comum)

Logo, pelo caso lado ângulo lado, os triângulos á cê ême e BCM são congruentes. Desse modo, verificamos

segmento A C é congruente ao segmento B C

(lados correspondentes em triângulos congruentes), ou seja, C é equidistante dos pontos a e B e é ponto da reta que passa por C e D, perpendicular ao segmento

A B

.

De modo análogo, provamos que os triângulos ADM e BDM são congruentes e que

segmento A D é congruente ao segmento B D

, o que garante que D é equidistante dos pontos a e B e é ponto da reta que passa por C e D. Logo, a reta que passa por C e D é a mediatriz do segmento

A B

.

b) Exemplo de figura:

Ilustração. Circunferência com triângulo ABC dentro. Há uma reta em cada lado. As retas cruzam no centro do triângulo.

2ª propriedade

Se dois lados de um triângulo são desiguais, então ao lado de maior medida opõe-se o ângulo de maior medida.

Considere o triângulo á bê cêa seguir.

Ilustração. Triângulo ABC. Com ângulos B e C em destaque.
Sistema.  Hipótese,  abre chaves,  A C maior que A B
Sistema. Tese, abre chave, medida do ângulo B maior que medida do ângulo C.

Demonstração

Construção auxiliar: marcamos sobre

segmento A C

um ponto D tal que

segmento A D é congruente ao segmento A B

.

Ilustração. Triângulo ABC. Entre A e C, ponto D. De B, sai segmento de reta tracejado até D. O ângulo do segmento tracejado com o lado A B é chamado de ângulo B1, e o ângulo entre o segmento tracejado e o lado A D, é chamado de ângulo D1.

1. O triângulo á bê dê é isósceles (por construção)

2. medida do(

ângulo B1

) medida do(

ângulo D1

) (propriedade do triângulo isósceles)

3. medida do(

ângulo D1

) > medida do(

ângulo C

) (pela propriedade do ângulo externo)

4. medida do(

ângulo B1

) > medida do(

ângulo C

) (substituindo

ângulo D1

por

ângulo B

1)

5. medida do(

ângulo B

) > medida do(

ângulo B1

) (pela construção auxiliar)

6. medida do(

ângulo B

) > medida do(

ângulo C

) (pois medida do(

ângulo B

) > medida do(

ângulo B1

) > medida do(

ângulo C

))

Vamos admitir, sem demonstração, que a recíproca dessa propriedade seja verdadeira, isto é, se dois ângulos de um triângulo são desiguais, então ao ângulo de maior medida opõe-se o lado de maior medida.

Acompanhe alguns exemplos.

Ilustração. Triângulo MNP com ângulos diferentes em destaque.
Ilustração. Triângulo PQR com ângulos diferentes em destaque.

a) No triângulo ême êne pê, temos medida do(

ângulo M

) > medida do(

ângulo N

). Que relação existe entre

segmento N P

e

segmento M P

?

   

Esquema. Como a medida do ângulo M é maior que a medida do ângulo N, então a medida do segmento NP é maior que a medida do segmento MP.
Abaixo, segmento NP e seta indicando o ângulo M. Ao lado segmento MP, seta indicando o ângulo N e cota: ângulos opostos aos lados.

b) No triângulo pê quê érre, temos medida do(

segmento P Q

) > medida do(

segmento Q R

). Que relação existe entre

ângulo R

e

ângulo P

?

 

Esquema. Como a medida do segmento PQ é maior que a medida do segmento QR, então a medida do ângulo R é maior que a medida do ângulo P.
Abaixo, ângulo R e seta indicando o segmento PQ. Ao lado ângulo R, seta indicando o segmento QR e cota: lados opostos aos ângulos.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

19 Observe o triângulo e determine o lado de maior medida e o de menor medida. ­Justifique.

a)

Ilustração. Triângulo ABC com ângulo 30 graus no vértice C e 60 graus no vértice  A. Ângulo reto no vértice B.

b)

Ilustração. Triângulo ABC com ângulo 35 graus no vértice C e 25 graus no vértice A. Ângulo externo em B: 60 graus.
Respostas e comentários

19. a) Maior lado:

segmento A C

; oposto ao ângulo de maior medida. Menor lado:

segmento A B

; oposto ao ângulo de menor medida.

19. b) Maior lado:

segmento A C

; oposto ao ângulo de maior medida. Menor lado:

segmento B C

; oposto ao ângulo de menor medida.

3. Propriedades de um triângulo qualquer

Abordamos neste tópico duas propriedades válidas para triângulos quaisquer: a primeira é a que relaciona a medida de um ângulo externo com as medidas dos dois ângulos internos não adjacentes; a segunda, aquela que relaciona lados e ângulos (ao maior lado opõe-se o maior ângulo, para triângulos que tenham lados de medidas ­desiguais).

Apresente cada demonstração na lousa e peça aos estudantes que justifiquem cada etapa. Reproduza os exemplos na lousa para eles resolverem coletivamente, antes de apresentar as resoluções.

Exercícios propostos

A resolução do exercício 19 está no início deste Manual, nas orientações específicas do capítulo 8.

20 Neste triângulo, os comprimentos dos lados não estão proporcionais às medidas indicadas. Determine o maior ângulo e o menor ângulo.

Ilustração. Triângulo ABC com medidas: AB: 4 centímetros, AC: 5 vírgula 5 centímetros e BC: 3 centímetros.

21 Dois lados de um triângulo medem, respectivamente, 5,5 centímetros e 4 centímetros. O terceiro lado mede aproximadamente 3 centímetros. Um de seus ângulos mede 100graus. Quanto mede o lado oposto a ele?

22 Ana e Renata moram perto de uma lanchonete, conforme mostra o esquema a seguir.

Ilustração. Triângulo de lados diferentes. Em um vértice, ponto que se chama casa de Ana e tem ângulo de 40 graus. Em outro vértice, ponto que se chama casa de Renata e tem ângulo de 60 graus. Em outro vértice, ponto que se chama lanchonete.

Qual delas mora mais distante da lanchonete? Justifique.

23 Em cada caso, as medidas estão indicadas em uma mesma unidade. Verifique que casos são possíveis. Quando for impossível, justifique.

a)

Ilustração. Triângulo com as medidas: 3, 5 e 7. Ângulos: 75 graus, 45 graus e 60 graus.

b)

Ilustração. Triângulo com as medidas: 3, 2 vírgula 2 e 4 vírgula 5. Ângulos: 20 graus, 125 graus e 25 graus.

24 Em um jôgo de futebol, Paulo cobra uma falta jogando a bola para Marcos, que a joga para Daniel. A trajetória da bola está representada na figura a seguir. Determine as medidas x e y, em grau.

Ilustração. Campo de futebol. Do centro do campo para direita, figura triangular. Acima, Marcos com ângulo interno x e externo 105 graus. À esquerda, Daniel com ângulo y e à direita, Paulo com ângulo 60 graus.

25 Sabendo que

segmento A B é paralelo a segmento C D

, calcule o valor de x e de y, em grau, nos triângulos a seguir.

a)

Ilustração. Triângulo ABE. Entre A e E, ponto C. Entre B e E, ponto D. Uma reta liga C e D. Em B, ângulo x. Em E, ângulo y.
Em C, ângulo de 60 graus e em D, ângulo externo de 120 graus.

b)

Ilustração. Triângulo ABE. Entre A e E, C. Entre E e B, D. Uma reta liga C e D. Em E, ângulo y. Em C, ângulo externo 48 graus. Em A, ângulo x e em B, 80 graus.

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

1 Considere que a = 105graus e b = 40graus; qual é a medida x do ângulo indicado na figura?

Ilustração. Triângulo com ângulo interno b no topo. Na parte inferior, ângulo externo a de um lado e x do outro lado.

a) 35graus

b) 40graus

c) 65graus

d) 75graus

e) 115graus

2 Calcule as medidas x e y no triângulo.

Ilustração. Triângulo com ângulo interno 50 graus no topo. À esquerda, ângulo de 90 graus dividido ao meio e à direita, ângulo externo y. Segmentos de reta tracejados do canto inferior esquerdo e direito até o centro, formando ângulo x.
Respostas e comentários

20. Maior ângulo:

Ângulo B

; menor ângulo:

Ângulo A

.

21. 5,5 centímetros

22. Ana, pois ao maior ângulo se opõe o maior lado do triângulo.

23. a) Não é possível, pois ao ângulo de maior medida deve se opor o lado de maior medida, e isso não ocorreu.

23. b) Não é possível, pois a soma das medidas dos ângulos internos de um triângulo é 180graus, e isso não ocorreu.

24. x = 75graus

y = 45graus

25. a) x = 60graus

y = 60graus

25. b) x = 48graus

y = 52graus

1. Alternativa ê.

2. x = 115graus

y = 140graus

Exercícios propostos

As resoluções dos exercícios 20 a 25 estão no início deste Manual, nas orientações específicas do capítulo 8.

Exercícios complementares

Este bloco de exercícios retoma os principais conteúdos estudados no capítulo, possibilitando que os estudantes utilizem os conhecimentos construídos e identifiquem possíveis dúvidas que ainda tenham.

Proponha a eles, por exemplo, que se reúnam em duplas e organize-as de maneira que algumas duplas resolvam os exercícios pares e as outras, os ímpares. Em seguida, as duplas são reorganizadas de maneira que em cada uma tenha um estudante que resolveu os exercícios pares, e o outro, os ­ímpares.

Essa dinâmica possibilita a eles trocarem estratégias de resolução e explicarem a um colega como resolveram o exercício, ampliando a compreensão sobre os conteúdos.

As resoluções dos exercícios 1 e 2 estão no início deste Manual, nas orientações específicas do capítulo 8.

3 (éfe cê cê) Na figura a seguir, as retas r e s são paralelas. A medida x do ângulo as­sinalado é:

Ilustração. Duas retas horizontais paralelas, r e s. Retas diagonais t e u que se cruzam, formando ângulo de 35 graus na parte superior. Na parte inferior, ângulo 70 graus em t e x em u.

a) 135graus.

b) 120graus.

c) 115graus.

d) 110graus.

e) 105graus.

4 (saréspi) O vértice a de uma folha de papel retangular será dobrado sobre o lado

B C

de fórma que as medidas bê ê e BA' sejam iguais, como mostra a figura.

Ilustração. Retângulo ABCD. Ao lado, retângulo ABCD com lado A dobrado para cima, ponto A linha e E na lateral da dobra.

Nas condições dadas, a medida do ângulo, que é um dos ângulos internos do triângulo BA'E, é:

a) 45º.

b) 60º.

c) 100º.

d) 120º.

5 (univáli-Santa Catarina) O peso da figura está suspenso por duas cordas de mesma medida e presas no teto.

Ilustração. Base horizontal. Abaixo, cordas diagonais formando ângulos b acima e 30 graus abaixo, presas em um peso retangular.

Se o ângulo entre as cordas é de 30graus, então o ângulo

Ângulo b

, formado pela corda e o teto, mede:

a) 105graus.

b) 100graus.

c) 90graus.

d) 75graus.

e) 60graus.

6 (ú éfe ême gê) Nesta figura,

segmento A B é congruente ao segmento A C

,

segmento B D

é bissetriz de

Ângulo A B C

,

segmento C E

bissetriz de

Ângulo B C D

 e a medida do ângulo

Ângulo A C F

é 140graus.

Ilustração. Triângulo ABC. À direita do triângulo, ponto F. Bissetriz de B determinando o ponto D no lado AC. Bissetriz de C determinando o ponto E em BD. Ângulo externo de 140 graus em C.

A medida do ângulo

Ângulo D E C

, em grau, é:

a) 20

b) 30

c) 40

d) 50

e) 60

7 No triângulo á bê cê da figura, temos:

RETA D E

e

RETA B C

são paralelas, medida do(

Ângulo A

) = 33graus e medida do(

Ângulo C

) = 45graus. Calcule x e y.

Ilustração. Triângulo ABC. Em A, ângulo 33 graus. C: 45 graus. B: ângulo externo x. Reta do lado AB até lado AC, ponto D e E com ângulo y em D.

8 (ú éfe ême gê) Na figura, á cê = cê bê = bê dê e medida do(

Ângulo A

) = 25graus.

Ilustração. Triângulo ABC. com ângulo 25 graus em A e triângulo BCD com ângulo externo x em B.

O valor de x é:

a) 50graus.

b) 60graus.

c) 70graus.

d) 75graus.

e) 80graus.

9 (ufáque) Considere a figura a seguir.

Ilustração. Triângulo com ângulos internos beta e gama, e ângulos externos alfa e 150 graus.

Sabendo-se que α + β = 135graus, temos que α, β e θ medem, respectivamente:

a) 30graus, 45graus e 105graus.

b) 30graus, 115graus e 35graus.

c) 30graus, 105graus e 45graus.

d) 45graus, 105graus e 30graus.

e) α = β = 45graus e θ = 90graus.

10 (ó bê mépi) A figura mostra dois trechos de 300 quilômetros cada um percorridos por um avião. O primeiro trecho faz um ângulo de 18graus com a direção norte, e o segundo, um ângulo de 44graus, também com a direção norte. Se o avião tivesse percorrido o trecho assinalado em pontilhado, qual seria o ângulo desse trecho com a direção norte?

Esquema. Duas retas diagonais unidas à direita, com reta vertical para cima. 
Em cada diagonal, posição de um avião, com ângulo dividido em duas partes na parte inferior, 18 graus e ponto de interrogação com reta tracejada vertical à esquerda de uma reta a outra. 
Acima, 44 graus com reta vertical. Na parte inferior direita, rosa dos ventos.

a) 12graus

b) 13graus

c) 14graus

d) 15graus

e) 16graus

Respostas e comentários

3. Alternativa e.

4. Alternativa a.

5. Alternativa d.

6. Alternativa c.

7. x = 78graus

y = 135graus

8. Alternativa d.

9. Alternativa c.

10. Alternativa b.

Exercícios complementares

Procure incentivar os estudantes a compartilhar as respostas obtidas, certificando-se de que o debate não se concentre apenas na resposta final, mas também na resolução dos exercícios. Os estudantes podem ter percorrido caminhos diferentes mas, com a explanação e o intercâmbio de estratégias, os procedimentos ganharão mais significado e riqueza.

As resoluções dos exercícios 3 e 4 e dos exercícios 6 a 10 estão no início deste Manual, nas orientações específicas do capítulo 8.

Apresentamos a seguir uma possível resolução para o exercício 5.

30 + b + b = 180

2b = 180 30

2b = 150

b = 75

Ou seja, a medida b é 75graus (alternativa d).

VERIFICANDO

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

1 Se dois triângulos á bê cê e dê ê éfe são congruentes, então:

a) as medidas de todos os lados são iguais;

b) ambos devem ser retângulos;

c) seus vértices são coincidentes;

d) as medidas de seus respectivos lados são iguais.

2 Duas retas r e t paralelas são cortadas por duas retas transversais u e v, que se intersectam entre r e t, no ponto C, formando os triângulos á bê cê e dê cê é congruentes. a e B pertencem a r, D e ê pertencem a t. O que podemos afirmar sobre C ?

a) É um ponto equidistante de r e t.

b) Pertence às retas r e t.

c) Está mais distante de r do que de t.

d) Pertence a apenas uma das retas citadas.

3 Das sentenças a seguir, identifique a ver­dadeira.

a) Se traçarmos a diagonal em um quadrado, então os triângulos gerados não serão ­congruentes.

b) Se a bissetriz de um ângulo de medida α o divide ao meio, então a bissetriz de um desses novos ângulos gerará dois ângulos de medida

Fração. Numerador alfa, denominador 3.

.

c) Se um triângulo é equilátero, então a bissetriz, a mediana e a altura referentes a um mesmo lado coincidem.

d) Se um dos ângulos externos de um triângulo mede 60graus, então o triângulo é acutângulo.

4 No quadrilátero a seguir, o fato de

segmento A C

ser a bissetriz de

Ângulo D A B

e de

Ângulo B C D

faz com que os triângulos ABC e ADC sejam:

Ilustração. Polígono ABCD. De A até C, reta horizontal dividindo ângulos em duas partes.

a) isósceles.

b) diferentes.

c) equiláteros.

d) congruentes.

5 Na imagem a seguir,

segmento A D é congruente ao segmento D E

, α = 82graus e β = 69graus. Qual é a medida γ?

Ilustração. Triângulo ADE com ângulo y em D. Ao lado, quadrilátero BCDE com ângulo alfa em C e beta em B.

a) 29graus

b) 58graus

c) 100graus

d) 122graus

6 Um Dizáiner projetou uma janela em formato de triângulo equilátero com lados ­medindo 50 centímetros, conforme a imagem. O segmen­to

A D

é a altura da janela e representa uma viga de sustentação.

Ilustração. Triângulo ABC. Entre B e C, ponto D. Um segmento de reta liga A e D com marcação do ângulo reto.

A que distância a extremidade C está da viga de sustentação e qual é a medida do ângulo

Ângulo D A C

?

a) 50 centímetros e 30graus

b) 25 centímetros e 30graus

c) 50 centímetros e 60graus

d) 25 centímetros e 15graus

7 Na imagem a seguir,

segmento A B é congruente ao segmento B C

e medida do(BÂC) = 22graus. Determine a medida α do ângulo externo com vértice em B.

Ilustração. Triângulo ABC com ângulo externo alfa em B.

a) α = 22graus

b) α = 44graus

c) α = 136graus

d) α = 180graus

Organizando

Vamos organizar o que você aprendeu neste capítulo? Para isso, responda às questões a seguir.

a) Como você explicaria a um colega o que é Geometria demonstrativa?

b) Em um teorema, o que é a hipótese e o que é a tese?

c) Liste três postulados descritos neste capítulo.

d) Qual é a relação que podemos estabelecer entre a medida do lado de um triângulo e a medida do ângulo oposto a esse lado?

Respostas e comentários

1. Alternativa d.

2. Alternativa a.

3. Alternativa c.

4. Alternativa d.

5. Alternativa d.

6. Alternativa c.

7. Alternativa b.

Organizando:

a) Geometria demonstrativa é aquela que comprova todas as proposições geométricas com base em raciocínios dedutivos.

b) A hipótese é aquilo que se sabe e a tese é aquilo que se deseja provar.

c) Resposta possível:

• Uma reta tem infinitos pontos.

• Por um ponto, passam infinitas retas.

• Dois pontos distintos determinam uma única reta.

d) O lado de maior medida é oposto ao ângulo de maior medida, e o lado de menor medida é oposto ao ângulo de menor medida.

Verificando

Os testes propostos nessa seção podem contribuir para preparar os estudantes para exames de larga escala. Sugerimos que eles se reúnam em pequenos grupos para resolver os testes e, depois, resolvam-nos novamente de maneira individual.

Essa prática possibilita que eles apreendam estratégias e ampliem a compreensão dos conteúdos, além de favorecer a compreensão da avaliação individual como uma etapa do ensino que deve ser encarada com mais naturalidade. Ao resolver os mesmos testes, os estudantes podem adquirir maior segurança nesse tipo de avaliação.

As resoluções dos testes 1 a 7 estão no início deste Manual, nas orientações específicas do capí­tulo 8.

Organizando

Sugerimos que essas questões sejam utilizadas em uma aula a fim de revisar o conteúdo. Primeiro, os estudantes podem fazer uma auto­avaliação pautada nessas questões e em outras que julgar relevantes. Depois, em uma discussão coletiva, conversam sobre as respostas dadas a cada uma delas.

DIVERSIFICANDO

Fractais

Considere o segmento

A B

, dividido em três partes iguais.

Construímos sobre

segmento C D

um triângulo equilátero e, em seguida, apagamos o segmento

segmento C D

.

Em cada um desses quatro segmentos, repetimos o mesmo procedimento.

Prosseguindo assim, obtemos a figura a seguir.

Ilustração. Sequência de 3 figuras.
Primeira. Reta horizontal AB com pontos C e D, dividindo AB em 3 partes iguais. Segunda. Triângulo equilátero, aberto na parte inferior, na posição do segmento CD. Terceira. Triângulos equiláteros, abertos na parte inferior, formados em cada um dos segmentos da figura anterior. Quarta. Repetição de triângulos equiláteros, abertos na parte inferior, formados em cada um dos segmentos da figura anterior.

Essa figura, formada por repetições de padrões, é um exemplo de fractal. Ela conserva todas as propriedades da figura inicial.

Observe, a seguir, algumas imagens de fractais construídos com o uso do computador.

Ilustração. Quadrado com figura octogonal no centro. Ao redor, duas linhas octogonais nas cores: roxo e amarelo.
Ilustração. Figura octogonal composta por linhas amarelas, pretas e brancas.

Agora é com você!

FAÇA A ATIVIDADE NO CADERNO

Uma das figuras mais elementares da geometria fractal é o triângulo de Sierpinski. Para sua construção, partimos de um triângulo equilátero.

Ilustração. Triângulo verde.

Unindo os pontos médios desse triângulo, obtemos quatro triângulos menores e desconsideramos aquele que não tem vértice coincidindo com um dos vértices do triângulo original.

Ilustração. Triângulo verde com um triângulo branco invertido no centro.

Repetindo esse procedimento, obtemos:

Ilustração. Triângulo verde com um triângulo branco invertido no centro e outros 3 ao redor.

Descubra qual é a quarta figura do triângulo de Sierpinski.

Ilustração. a) Triângulo verde com um triângulo branco invertido no centro, outros 3 ao redor dele e mais 3 menores cercados cada um por outros 3 triângulos ainda menores, todos invertidos. 
b) Triângulo verde com 1 triângulo branco para cima no centro e outros 3 triângulos invertidos de mesmo tamanho do anterior ao seu redor. Ao redor de cada um deles, triângulos brancos menores.
Ilustração. c) Triângulo verde com um triângulo branco invertido no centro, outros 3 invertidos ao redor, cercados por mais 3 triângulos invertidos menores. 
d) Triângulo branco com um triângulo verde invertido no centro, outros 3 invertidos ao redor, cercado por mais 3 invertidos menores.
Respostas e comentários

Diversificando

O tema proposto nesta seção possibilita o desenvolvimento de um trabalho interdisciplinar com Arte. Sugerimos propor aos estudantes que façam uma pesquisa sobre artistas que utilizam a geometria fractal para construir suas obras. Proponha que pesquisem também obras de arte em que é possível notar fórmas que lembram fractais.

Apresentamos uma resolução para a atividade do Agora é com você!.

Observando o padrão, concluímos:

Esquema textual. Figura 1, seta para direita, 1 triângulo verde, seta para a linha de baixo indicando multiplicação por 3. Abaixo, figura 2, seta para direita, 3 triângulos verdes, seta para a linha de baixo indicando multiplicação por 3. Abaixo, figura 3, seta para direita, 9 triângulos verdes.

Prosseguindo na construção, a figura seguinte terá 27 triângulos verdes (alternativa c).

Ícone de sugestão de leitura

 Sugestão de leitura

Para ampliar o trabalho com esse tema, sugerimos:

FARIA, R. W. S.; MALTEMPI, M. V. Padrões Fractais: conectando Matemática e Arte. écos : Revista Científica, São Paulo, número 27, página 33-53, janeiro/abril 2012. Disponível em: https://oeds.link/Lc5yDw. Acesso em: 8 junho 2022.

Nesse artigo, apresenta-se o conceito de fractal e seu potencial no processo de ensino e aprendizagem de conteúdos matemáticos, com ênfase em aspectos visuais e artísticos.

Glossário

Silogismo
: raciocínio dedutivo estruturado formalmente com base em duas proposições (premissas), das quais se obtém por inferência uma terceira (conclusão).
Voltar para o texto