CAPÍTULO 8 Triângulo retângulo

Fotografia. Base com formato de bloco retangular e sobre ela um monumento de bronze de uma pessoa em pé com um dos braços para cima onde há uma haste presa a outra haste na diagonal. Ao fundo, barcos no mar.
Monumento a Pitágoras, ilha de Samos, Grécia. (Fotografia de 2019.)

Observe a imagem e responda às questões no caderno.

a) O monumento lembra que tipo de triângulo?

b) A parte sobre a qual a escultura de Pitágoras está apoiada lembra um cateto ou uma hipotenusa de um triângulo retângulo?

c) Pesquise outros monumentos e edificações com formatos que lembrem triângulos. Depois, compartilhe os resultados obtidos com os colegas da turma.

Na ilha de Samos, na Grécia, há um monumento de bronze construído em homenagem a ­Pitágoras, filósofo a quem se atribuem inúmeras contribuições à Matemática. No monumento edificado de modo a lembrar um triângulo retângulo, a escultura de Pitágoras compõe um dos catetos.

1. Um pouco de História

Pitágoras é um matemático cuja história está bastante envolvida de algum misticismo e, por isso, pouco se sabe com certeza sobre ele. Pitágoras teria nascido na ilha de Samos por volta do ano 570 antes de Cristo, cêrca de cinquenta anos depois do nascimento de Tales de Mileto.

Fotografia. Escultura de cor clara do busto de um homem de turbante e barba longa.
Busto de Pitágoras, nos Museus Capitolinos em Roma, Itália. Escultura em mármore. (Fotografia de 2015.)

Filho de um rico comerciante, teria viajado pelo Egito, pela ­Babilônia e talvez tenha chegado até a Índia. Ao voltar para a Grécia, fixou-se em sua terra natal, mas, descontente com as arbitrariedades do governo de Samos, controlado pelo tirano Polícrates, mudou-se para a colônia grega Crotona, situada na Itália. Lá, fundou a escola pitagórica.

Nessa escola, havia aulas de Religião, Filosofia, Política, Música, Astronomia e Matemática. Os estudantes eram organizados em duas categorias: os dos três primeiros anos eram chamados de ouvintes, e os dos anos seguintes, de matemáticos, pois somente a estes eram revelados os segredos da Matemática.

O lema da escola era “Tudo é número”. Nela, procuravam explicar com números tudo o que existe na natureza.

Os pitagóricos tinham o conhecimento como única aspi­ração e formaram uma sociedade secreta cujo emblema era um pentágono estrelado — ou pentagrama.

Ilustração. Estrela pentagrama verde de cinco pontas.
Pentágono estrelado ou pentagrama.

Os estudos dos pitagóricos trouxeram grandes contribuições para a Matemática, principalmente para a Geometria. Entre essas contribuições, a de maior sucesso foi, sem dúvida, o conhecido teorema de Pitágoras.

Mesmo depois da morte de seu fundador, por volta de 490 antes de Cristo, a sociedade dos pitagóricos continuou a existir por pelo menos mais dois séculos.

2. Teorema de Pitágoras

Neste capítulo, vamos estudar várias relações entre as medidas de comprimento dos elementos de um triângulo retângulo. Por isso, convém recordar a nomenclatura a ser usada.

Elementos de um triângulo retângulo

sabemos que um triângulo á bê cê é denominado triângulo retângulo em a quando o ângulo reto tem vértice a.

Chamamos catetos os lados perpendiculares entre si que formam o ângulo reto em um triângulo retângulo. E o lado oposto ao ângulo reto é chamado hipotenusa.

Ilustração. Triângulo ABC. Lado AC e AB nomeados como cateto. Lado BC nomeado como hipotenusa. Ângulo reto em A.
Ilustração. Menina de cabelo castanho e blusa vermelha.
Ela fala: Observe o triângulo retângulo ABC.
Ilustração. Triângulo ABC. De A, segmento de reta h até lado BC, ponto H e ângulo reto em H. Em A, ângulo A1 e A2. As medidas dos lados são: AB: c. AC: b e BC: a.

Nesse triângulo, destacamos as medidas:

a, da hipotenusa

BC

;

c, do cateto

AB

, oposto ao ângulo

C

;

b, do cateto

AC

, oposto ao ângulo

B

;

h, da altura

AH

, relativa à hipotenusa.

Ícone de atividade oral.

 Um triângulo cujos lados medem 3 centímetros, 4 centímetros e 5 centímetros tem um ângulo interno reto. Com base nele, podemos obter que outros triângulos retângulos?

Em relação aos ângulos, sabemos que a soma das medidas dos ângulos internos de um triângulo é 180graus. Assim, nos triângulos retângulos, a soma das medidas dos dois ângulos agudos de cada triângulo é 90graus, ou seja, eles são complementares.

Esquema. Primeira linha: medida do ângulo A 1 mais medida do ângulo B é igual a 90°. Segunda linha: medida do ângulo B mais medida do ângulo C é igual a 90°. Fecha chaves. Medida do ângulo A 1 mais medida do ângulo B riscada é igual a medida do ângulo B riscada mais medida do ângulo C , então  medida do ângulo A 1 é igual medida do ângulo C ou Ângulo A 1 é congruente ao ângulo C.
Esquema. Primeira linha: medida do ângulo A 2 mais medida do ângulo B é igual a 90°. Segunda linha: medida do ângulo B mais medida do ângulo C é igual a 90°. Fecha chaves. Medida do ângulo A 2 mais medida do ângulo C riscada é igual a medida do ângulo B  mais medida do ângulo C riscada, então  medida do ângulo A 2 é igual medida do ângulo B ou Ângulo A 2 é congruente ao ângulo B.

Observação

Se dois triângulos têm dois pares de ângulos respectivamente congruentes, então eles são triângulos semelhantes. Chamamos esse fato de caso AA (ângulo-ângulo) de semelhança.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

1 Desenhe no caderno um triângulo retângulo cujos catetos meçam 8,4 centímetros e 11,2 centímetros.

a) Obtenha, com o auxílio de uma régua, a medida aproximada da hipotenusa dêsse triângulo.

b) Verifique se o quadrado da medida da hipotenusa é igual à soma dos quadrados das medidas dos catetos.

2 Usando régua e compasso, construa no caderno triângulos cujos lados meçam:

2 centímetros, 4 centímetros e 5 centímetros;

3 centímetros, 3,5 centímetros e 4 centímetros;

4,2 centímetros, 5,6 centímetros e 7 centímetros.

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

a) Classifique os triângulos construídos de acordo com as medidas dos ângulos internos.

b) Para cada triângulo, estabeleça uma relação entre o quadrado da medida do maior lado e a soma dos quadrados das medidas dos outros dois lados, utilizando os símbolos >, < ou =.

Enunciando o teorema de Pitágoras

Ilustração. Triângulo retângulo ABC, com ângulo reto em A. Junto ao lado AB um quadrado verde dividido em 9 quadrados iguais. Junto ao lado AC um quadrado roxo dividido em 16 quadrados iguais. Junto ao lado BC quadrado laranja dividido em 25 quadrados iguais.

Considerando como unidade de medida a área de cada quadradinho que compõe os quadrados da figura, notamos que a medida da área do quadrado maior é igual à soma das medidas das áreas dos quadrados menores, ou seja:

25 = 9 + 16

Como 25 = 5elevado a 2, 9 = 3elevado a 2 e 16 = 4elevado a 2, podemos escrever essa igualdade da seguinte maneira:

5elevado a 2 = 3elevado a 2 + 4elevado a 2

Repare que 5, 3 e 4 são as medidas dos lados dos quadrados da figura e, consequentemente, as medidas dos res­pectivos lados do triângulo retângulo á bê cê.

A relação entre os quadrados das medidas dos lados dêsse triângulo retângulo é válida para todo triângulo retângulo e é conhecida como teorema de Pitágoras.

Em todo triângulo retângulo, o quadrado da medida da hipotenusa é igual à soma dos quadrados das medidas dos catetos.

Demonstrando o teorema de Pitágoras

Existem mais de trezentas demonstrações do teorema de Pitágoras. Vamos apresentar uma que faz uso da equivalência de medidas de áreas.

Ilustração. Homem loiro de barba, cabelo comprido e camiseta azul. 
Ele fala: O livro A proposição de Pitágoras, de Elisha Scott Loomis, por exemplo, contém 370 demonstrações diferentes do teorema de Pitágoras.

Considerando um triângulo retângulo, construímos quadrados sobre a hipotenusa de medida a e sobre os catetos de medidas b e c, como mostra a figura 1. Nas figuras 2 e 3, construímos quadrados de lados que medem (b + c).

Ilustração. Triângulo amarelo de lados a, b e c e ângulo reto entre b e c. Junto ao lado a, quadrado verde de medida de área a elevado ao quadrado. Um de seus lados é o próprio lado a do triângulo. Junto ao lado b, quadrado rosa de medida de área b elevado ao quadrado. Um de seus lados é o próprio lado b do triângulo. Junto ao lado c, quadrado azul de medida de área c elevado ao quadrado. Um de seus lados é o próprio lado c do triângulo.

Ilustração. Quadrado amarelo. Dentro, quadrado verde na diagonal com medida a elevado ao quadrado. Em cada lado entre o quadrado amarelo e o verde, um triângulo a por b por c.

Ilustração. Figura composta por dois triângulos amarelos formando um retângulo b por c. Ao lado, quadrado rosa b por b, com texto b elevado ao quadrado escrito ao centro. Abaixo dos triângulos quadrado azul c por c, com texto c elevado ao quadrado escrito ao centro, ao seu lado e abaixo do quadrado rosa, dois triângulos amarelos formando um retângulo b por c.

O quadrado da figura 2 é formado por quatro triângulos retângulos, congruentes ao triângulo da figura 1, e pelo quadrado verde. Assim, a medida da área do quadrado de lado medindo (b + c) é a soma das medidas das áreas dos quatro triângulos com a da área do quadrado verde.

O quadrado da figura 3 é formado por quatro triângulos retângulos, congruentes ao triângulo da figura 1, pelo quadrado azul e pelo quadrado rosa. Então, a medida da área do quadrado de lado de medida (b + c) é a soma das medidas das áreas dos quatro triângulos com as das áreas dos quadrados azul e rosa.

Logo, a medida da área do quadrado verde é a soma da medida da área do quadrado azul com a da área do quadrado rosa, ou seja:

a elevado a 2 = b elevado a 2 + c elevado a 2

Observe um exemplo de aplicação do teorema de Pitágoras.

Precisamos calcular a medida do comprimento x de uma escada que está apoiada em uma parede, conforme a figura a seguir. Para isso, vamos aplicar o teorema de Pitágoras:

Ilustração. Parede com escada encostada sobre ela, formando um triângulo com o chão. A escada mede x. A altura da escada na parede até o chão é 4,8 metros. A distância da parede para a escada é 3,6 metros.

x elevado a 2 = (4,8)elevado a 2 + (3,6)elevado a 2

x elevado a 2 = 23,04 + 12,96

x elevado a 2 = 36

x é igual a mais ou menos raiz quadrada de 36. x é igual a mais ou menos 6.

x = ±6

Como x é a medida do comprimento da escada, ele deve ser um número positivo. Portanto, o comprimento da escada mede 6 métros.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

3 Calcule o valor de x aplicando o teorema de Pitágoras:

a)

Ilustração. Triângulo roxo com as medidas dos lados: 15, 12 e x. Ângulo reto entre 12 e x.

b)

Ilustração. Triângulo verde com as medidas dos lados: 10, x e x. Ângulo reto entre x e x.

c)

Ilustração. Triângulo azul com as medidas dos lados: 14, x e 5 raiz quadrada de 3. Ângulo reto entre 5 raiz quadrada de 3 e x.

d)

Ilustração. Triângulo laranja com as medidas dos lados: x, raiz quadrada de 7 e x + 1. Ângulo reto entre raiz quadrada de 7 e x.

4 Considere os quadrados á bê dê cê e dê é éfe gê representados na figura e, em seguida, faça o que se pede.

Ilustração. Quadrado verde ABCD com 11 centímetros quadrados. Ao lado, triângulo laranja CDE, com ângulo reto em D. Abaixo, quadrado azul DEFG com 25 metros quadrados.

a) Determine a medida da área do triângulo cê dê é.

b) Calcule a medida da hipotenusa dêsse tri­ângulo.

5 Em um esquadro, os lados perpendiculares medem 12 centímetros e

12 raiz quadrada de 3.

centímetros. Quanto mede o lado oposto ao ângulo reto dêsse esquadro?

6 Aplicando o teorema de Pitágoras, determine, se possível, a medida x de cada uma das ­figuras.

a)

Ilustração. Dois triângulos unidos por um lado em comum entre eles. A medida do triângulo à esquerda é 12 e 9. Ângulo reto entre 12 e 9. A medida do triângulo à direita é fração, 4 x sobre 3, fim da fração e 5 raiz quadrada de 7. Ângulo reto entre lado comum dos triângulos e 5 raiz quadrada de 7.

b)

Ilustração. Triângulo azul. Lados medindo x, x mais 2 e x mais 4. Ângulo reto entre x e x mais 2.

c)

Ilustração. Trapézio com altura tracejada entre as bases medindo x. As medidas dos lados do trapézio são: 6, 6, 8 e 14.

d)

Ilustração. Triângulo verde Lados medindo 6 e x. Ângulo reto entre 6 e o outro lado sem medida indicada.

7 As diagonais de um losango medem 12 centímetros e 16 centímetros. O ângulo menor dêsse losango mede aproximadamente 74graus.

a) Determine a medida do lado dêsse losango.

b) Calcule a medida da área dêsse losango.

c) Para responder aos itens anteriores foi necessário usar todas as informações do enunciado? Justifique sua resposta.

8 Em um triângulo isósceles, um lado mede 12 centímetros e cada um dos lados congruentes mede 9 centímetros. Faça um esboço dêsse triângulo em seu caderno e calcule a medida da altura relativa ao lado de 12 centímetros dele.

9 Quantos metros de arame são necessários para cercar, com 6 voltas, um terreno em formato de trapézio retângulo cujas bases medem 12 métros e 20 métros e cujo lado oblíquo mede 10 métros?

Ilustração. Terreno em formato de trapézio retângulo. As medidas são: base menor: 12 metros; um dos lados não paralelos: 10 metros; base maior 20 metros.

10 Em um triângulo retângulo, a hipotenusa me­de

3 raiz quadrada de 5

métros e as medidas dos catetos são expressas por x e x + 3. Calcule a medida dos catetos.

11 Um bambu foi quebrado pelo vento a uma altura de medida igual a 4,8 métros. Ele tombou de modo que sua ponta tocou o chão a 3,6 métros de sua base. Considerando que o bambu formou um ângulo reto com o solo, determine a medida da altura dêsse bambu.

Ilustração. Bambu na vertical e outro na diagonal formando triângulo junto ao chão. Ângulo reto entre o chão e o bambu na vertical.

12 Para reforçar a sustentação de uma placa de propaganda com formato retangular, que mede 2 métros de comprimento por 5 métros de largura, foram colocadas duas ripas de madeira no sentido das diagonais da placa. Qual é a medida aproximada do comprimento de cada ripa?

13 A figura a seguir representa parte da estrutura de madeira do telhado de uma residência. A base mede 7,2 métros e na metade dela é fixada, perpendicularmente, uma haste que mede 1,5 métro. Quantos metros de madeira são necessários para construir as outras partes dessa estrutura?

Ilustração. Triângulo maior com reta vertical tracejada no centro e um triângulo menor com dois ângulos retos. A medida da extremidade até o ângulo reto é 1,2 metros. A distância do topo do triângulo menor para o maior é 1 metro. A altura do triângulo menor é 0,5 metro. A medida do lado do triângulo maior é 7,2 metros.

14 Um avião sai da cidade A e vai até a cidade B, que está à medida de distância de 300 ­km. Depois, decola em direção à cidade C, a 400 ­km. Se o avião fosse em linha reta da cidade a para a C, que distância percorreria?

Ilustração. Triângulo verde ABC. A medida AB é 300 quilômetros. A medida BC é 400 quilômetros. Ângulo reto em B.

15

Ícone de atividade em dupla.

Hora de criar Em dupla com um colega, elaborem um problema cada um sobre medida de comprimento de lados de um triângulo retângulo. Troquem os problemas elaborados por vocês e, depois de cada um resolver o problema elaborado pelo outro, destroquem para corrigi-los.

Pense mais um poucoreticências

FAÇA A ATIVIDADE NO CADERNO

O tangram é formado por sete peças: cinco triângulos retângulos isósceles (sendo dois grandes e congruentes, dois pequenos e congruentes e um médio) e dois paralelogramos (sendo um deles um quadrado).

Com essas sete peças, é possível compor muitas ­figuras. Observe, por exemplo, este retângulo, feito com as peças do tangram.

Ilustração. Figura composta por dois triângulos azuis grandes formando um quadrado. À direita, quadrado composto por um triângulo médio laranja, dois triângulos pequenos verdes, um quadrado amarelo e um paralelogramo laranja. Juntas todas as essas figuras compõem um retângulo de dimensões 10 cm por 20 cm.

Sabendo que a área do quadrado formado pelos dois triângulos maiores equivale à metade da área de todas as peças do tangram, determine a medida do perímetro apro­ximada de cada peça dêsse tangram. Use para

raiz quadrada de 2

o valor aproximado 1,41.

PARA SABER MAIS

Triângulos pitagóricos

Triângulos retângulos cujas medidas dos lados são expressas por números inteiros são chamados triângulos pitagóricos.

Entre eles, o mais conhecido é o triângulo cujas medidas dos lados são números inteiros e consecutivos: 3, 4 e 5.

Ilustração. Triângulo com as medidas dos lados: 3, 4 e 5. Ângulo reto entre 3 e 4.

Pelo caso lado lado lado de semelhança, qualquer triângulo retângulo cujos lados sejam proporcionais aos números 3, 4 e 5 é um triângulo pitagórico.

Em outras palavras, os triângulos cujas me­didas dos lados são dadas pelos ternos pitagóricos (6, 8, 10), (9, 12, 15), (12, 16, 20), reticências, (3k, 4k, 5k), sendo k um número inteiro positivo, são triângulos pitagóricos.

Esquema. Na parte inferior, reta horizontal com pontos: 4, 8, 12, 4k. À esquerda, reta vertical com pontos: 3, 6, 9 e 3k. Retas diagonais ligam pontos à esquerda e abaixo. Do ponto 4 a 3 mede 5. Do ponto 8 a 6 mede 10. Do ponto 12 a 9 mede 15. Do ponto 4k a 3k mede 5k.

Esse assunto inspirou diversos estudos que chegaram a resultados bastante curiosos.

Um desses estudos mostra como podemos obter determinado tipo de ternoglossário pitagórico e, por consequência, um triângulo pitagórico. Observe a figura.

Consideremos dois números ímpares conse­cutivos (ou dois números pares consecutivos) x e (x + 2).

A medida de um cateto é a soma dos números: x + (x + 2).

A medida do outro cateto é o produto dos números: x (x + 2).

A medida da hipotenusa é o produto dos números, mais 2.

Por exemplo, se x = 1, temos x + 2 = 3; então:

um cateto mede 1 + 3 = 4;

o outro cateto mede 1 3 = 3;

a hipotenusa mede 1 3 + 2 = 5.

Então, esse triângulo é pitagórico, e tem lados de medidas 3, 4 e 5.

Observe outro exemplo, em que x = 8 e x + 2 = 10.

Os catetos medem 18 (8 + 10) e 80 (8 10), e a hipotenusa mede 82 (8 10 + 2), ou seja, respectivamente 18², 80² e 82².

Note que 822 = 182 + 802.

Agora é com você!

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

Ícone de atividade em dupla.

Ícone de calculadora.

Reúna-se com um colega, usem uma calculadora e façam o que se pede.

1 Um dos catetos de um triângulo pitagórico mede 15 centímetros. Determinem dois possíveis pares de medidas do outro cateto e da hipotenusa dêsse triângulo.

2 A hipotenusa de um triângulo pitagórico semelhante ao triângulo de lados 3 centímetros, 4 centímetros e 5 centímetros mede 35 centímetros. Determinem as medidas do perímetro e da área dêsse triângulo.

3 O perímetro de um triângulo pitagórico semelhante ao triângulo de lados 3 centímetros, 4 centímetros e 5 centímetros mede 108 centímetros. Determinem a medida dos catetos e da hipotenusa dêsse triângulo.

4 Construam no caderno um quadro como o do modelo a seguir e atribuam a x cinco números inteiros, completando-o. Depois, verifiquem que os ternos pitagóricos obtidos, ou seja, os números das três colunas da direita, satisfazem o teorema de Pitágoras.

Ícone modelo.

x

x + 2

x + (x + 2)

x (x + 2)

x (x + 2) + 2

3. Aplicações do teorema de Pitágoras

Relacionando as medidas da diagonal e do lado de um quadrado

Considere o quadrado a bê cê dê, com lado medindo 𝓁 e diagonal d.

Aplicando o teorema de Pitágoras ao triângulo retângulo á bê cê, temos:

Ilustração. Quadrado ABCD com medida  L cursivo em cada lado. Reta diagonal tracejada AC com medida d.

(AC)elevado a 2 = (AB)elevado a 2 + (BC)elevado a 2

d elevado a 2 = 𝓁 elevado a 2 + 𝓁 elevado a 2

d elevado a 2 = 2𝓁 elevado a 2

d é igual a raiz quadrada de 2 l cursivo ao quadrado.
d é igual a l cursivo raiz quadrada de 2.

Portanto, com a expressão

d é igual a L cursivo raiz quadrada de 2.

é possível determinar a medida da diagonal de um quadrado quando se conhece a medida de seu lado, e vice-versa.

Acompanhe alguns exemplos.

a) Vamos calcular a medida da diagonal de um quadrado cujo perímetro mede 12 centímetros. Se P = 12 centímetros, então 𝓁 = 3 centímetros.

d é igual a l cursivo raiz quadrada de 2.
d é igual a 3 raiz quadrada de 2.

Logo, a diagonal dêsse quadrado mede

3 raiz quadrada de 2, fim da raiz, centímetros

b) Vamos calcular a medida do lado de um quadrado cuja diagonal mede

7 raiz quadrada de 2, fim da raiz, centímetros

Substituímos d por

7 raiz quadrada de 2

em

d é igual a l cursivo raiz quadrada de 2.

 

 

l cursivo raiz quadrada de 2 é igual a 7 raiz quadrada de 2.

 𝓁 = 7

 Logo, o lado dêsse quadrado mede 7 centímetros.

c) Dado o segmento

AB

com medida u, vamos construir um quadrado cujo lado meça

raiz quadrada de 2

u.

Ilustração. Segmento de reta  AB com medida u.

Usando régua e compasso, podemos seguir estes passos:

transportamos

Segmento AB

para uma reta r ;

por a, traçamos a reta s, perpendicular a r ;

com abertura do compasso igual a u, traçamos três arcos: com centro em a, obtemos o ponto C em s; com centro em B e, depois, em C, obtemos o ponto D ;

as medidas dos lados do quadrado a bê cê dê são iguais a u; portanto, suas diagonais

AD

e

CB

 medem u

raiz quadrada de 2

ou

raiz quadrada de 2

u;

com abertura do compasso igual a á dê (AD =

raiz quadrada de 2

u), traçamos três arcos: com centro em A, obtemos o ponto ê em r e o ponto F em s; com centro em ê e, depois, em F, obtemos o ponto G;

traçamos

EG

e

FG

e obtemos o quadrado AEGF, com lado de medida

raiz quadrada de 2

u.

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

Ilustração. Eixo horizontal  r com pontos A, B e E. Eixo vertical s passa sobre ponto A, com pontos C e F. O ponto B liga com C formando ponto D na extremidade superior direita. E liga com G. Arco traçado sobre D em EF.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

16 Considere que o lado de um quadrado a bê cê dê mede 15 centímetros.

a) Determine a medida de sua diagonal.

b) Calcule a medida da área do quadrado cujo lado tem a mesma medida da diagonal do quadrado a bê cê dê.

17 Calcule a medida da área do quadrado á ême êne cê, no qual B é ponto médio de uma de suas diagonais.

Ilustração. Losango ACNM. No centro, ponto B. Ao redor, quadrado tracejado. E parcialmente no losango e no quadrado tracejado, quadrado ABCD de lado 2,5 centímetros.

18 A diagonal de um quadrado mede

10 raiz quadrada de 2 centímetros

Três quadrados que têm diagonais com essa medida são colocados um ao lado do outro, de modo que formem um retângulo. ­Calcule a medida do perímetro dêsse ­retângulo.

19 Qual é a medida da diagonal do cubo a seguir, destacada em vermelho?

Ilustração. Cubo com lado de 3 centímetros. Dentro, diagonal vermelha.

Pense mais um poucoreticências

FAÇA A ATIVIDADE NO CADERNO

Ícone de atividade em dupla.

Reúna-se com um colega e resolvam o exercício a seguir.

Ilustração. Quadrado ABCD. Dentro, no centro, quadrado EFGH. DE A até H, medida a e de D até H, medida b. Ao redor do quadrado EFGHG, triângulos: ABE, BCF, CDG e ADH.

Mostrem que, se a bê cê dê é um quadrado, a medida da área do quadrado ê éfe gê agá é igual a (a  b)2.

Relacionando as medidas da altura e do lado de um triângulo equilátero

Considere o triângulo equilátero á bê cê, com lados medindo 𝓁 e altura h.

Aplicando o teorema de Pitágoras no triângulo agá cê á, temos:

Ilustração. Triângulo ABC. Altura do triângulo tracejada medindo h e vai de A até lado BC, no ponto H. Cada lado do triângulo mede L cursivo. De H até C, medida fração, L cursivo sobre 2, fim da fração.

(AH)elevado a 2 + (HC)elevado a 2 = (AC)elevado a 2

h ao quadrado mais, abre parênteses, fração L cursivo sobre 2, fecha parênteses, ao quadrado é igual a L cursivo ao quadrado
h ao quadrado mais fração L cursivo ao quadrado sobre 4 é igual a L cursivo ao quadrado
h ao quadrado é igual a L cursivo ao quadrado menos fração L cursivo ao quadrado sobre 4, fim da fração.
h ao quadrado, igual, 3 vezes l cursivo ao quadrado sobre 4.
h, igual, raiz quadrada de 3 vezes l cursivo ao quadrado sobre 4.
h, igual, fração de numerador l cursivo vezes raiz quadrada de 3 e denominador 2.

A igualdade

h, igual, fração de numerador l cursivo vezes raiz quadrada de 3 e denominador 2.

possibilita determinar a medida da altura do triângulo equilátero quando se conhece a medida dos lados dêsse triângulo, e vice-versa.

Acompanhe os exemplos a seguir.

a) Vamos calcular a medida da altura de um triângulo equilátero cujo perímetro mede 18 centímetros. Se P = 18 centímetros, então 𝓁 = 6 centímetros.

h, igual, fração de numerador l cursivo vezes raiz quadrada de 3 e denominador 2.
h, igual, fração de numerador 6 vezes raiz quadrada de 3 e denominador 2.
h, igual, 3 vezes raiz quadrada de 3

Logo, a altura dêsse triângulo mede

3 raiz quadrada de 3

centímetros.

b) Vamos calcular a medida do lado de um triângulo equilátero cuja altura mede

6 raiz quadrada de 3 centímetros
Se h é igual a 6 raiz quadrada de 3.

:

h é igual a fração, L cursivo raiz quadrada de 3 sobre 2.

Abaixo, 6 raiz quadrada de 3 é igual a fração, L cursivo raiz quadrada de 3 sobre 2.
Abaixo, L cursivo raiz quadrada de 3 riscada é igual a 12 raiz quadrada de 3 riscada.
Abaixo, L cursivo é igual 12.

Logo, o lado dêsse triângulo mede 12 centímetros.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

20 O lado de um triângulo equilátero mede 3 centímetros. Calcule a medida da altura dêsse triângulo.

21 Determine a medida da área de um triângulo equilátero cuja altura mede

12 raiz quadrada de 3.

centímetros.

22 Com um barbante que mede 48 centímetros, contorna-se exatamente a figura de um triângulo equilátero. Qual é a medida da altura dêsse triângulo?

23 O lado de um triângulo equilátero tem a mesma medida da diagonal de um quadrado de lado medindo 25 centímetros. Calcule a medida da altura dêsse triângulo.

24 Na figura a seguir, o raio de cada circunferência mede 1,5 centímetro.

Determine a medida da área do triângulo á bê cê.

Ilustração. Três circunferências. Acima, circunferência com centro A. Abaixo, circunferência com centro B e ao lado, com centro C. Triângulo ABC é formado com os pontos ABC. A medida de cada centro até a extremidade da circunferência é r.

Pense mais um poucoreticências

FAÇA A ATIVIDADE NO CADERNO

Ícone de atividade em dupla.

Reúna-se com um colega e façam o que se pede.

Ilustração. Um menino branco de cabelo castanho e camiseta branca de gola verde, sentado numa cadeira cortando um triângulo vermelho com uma tesoura em cima de uma mesa cinza. Do lado dele, um menino negro de cabelo castanho e camiseta branca de gola verde, sentado numa cadeira mexendo em pequenos triângulos vermelhos em cima da mesma mesa cinza.

Em papel quadriculado, recortem 20 triân­gulos retângulos congruentes de modo que a medida de um cateto (x centímetro) seja o dobro da medida do outro cateto (2x centímetros). Disponham os triângulos lado a lado sobre a carteira formando um quadrado.

Qual é a medida do lado dêsse quadrado?

(Usem tesouras com pontas arredondadas e as manuseiem com cuidado!)

4. Relações métricas em um triângulo retângulo

Além do teorema de Pitágoras, há outras relações métricas no triângulo retângulo. Porém, antes de estudá-las, vamos conhecer alguns conceitos para entender melhor os termos que serão usados.

Projeções ortogonais

Considere uma reta r e um ponto P externo a ela.

Vamos traçar por P a reta s, perpendicular à reta r. No cruzamento das retas r e s obtemos o ponto ', que é chamado projeção ortogonal de P sobre r.

Ilustração. Eixo horizontal r e eixo vertical s. No centro, ponto P linha. Na parte superior do eixo s, ponto P.

Considere agora a reta r e o segmento

AB

da figura a seguir.

Projetando ortogonalmente as extremidades do segmento

AB

sobre r, obtemos os pontos á ' e bit'.

O segmento

A linha B linha

é chamado projeção ortogonal de

AB

sobre r.

Ilustração. Eixo horizontal r e sobre ele segmento de reta A linha B linha.
Acima do eixo r, sem pontos em comum, segmento de reta AB. Os ponto A e A linha estão alinhados verticalmente, assim como os pontos B e B linha.

Também podemos projetar ortogonalmente um ponto ou um segmento sobre um segmento.

Observe os exemplos.

a)

Ilustração. Segmento AB na diagonal com ponto C linha. Acima de C linha, reta tracejada com ponto C, perpendicular a AB.

Dizemos que centésimo' é a projeção ortogonal do ponto C sobre o segmento

AB

b)

Ilustração. Segmento de reta AB  com ponto C linha entre A e B e segmento de reta AC. Os pontos C e C linha estão alinhados verticalmente. A é coincidente a A linha.

Dizemos que

A linha C linha

é a projeção ortogonal do segmento 

AC

sobre o segmento

AB

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

25 Observe as figuras. Depois, classifique cada sentença em verdadeira ou falsa.

Ilustração. Eixo horizontal r. No centro, ponto P linha. Segmento de  reta vertical tracejado do ponto P linha ao ponto P. Ilustração. Segmento AB na horizontal com ponto C linha e D linha sobre ele. Acima, segmento CD na horizontal. Segmento de reta tracejado vertical de C para C linha e do ponto D para D linha. Ilustração. reta s na horizontal com ponto N linha à direita. Segmento de reta tracejado vertical de N linha para cima em N. Segmento de reta diagonal de N até eixo s, no ponto M. M é coincidente a M linha.

a) P é a projeção ortogonal do ponto ' sobre a reta r.

b)

C linha D linha

é a projeção ortogonal do segmento

CD

sobre o segmento

AB

.

c) N ' é a projeção ortogonal do ponto N sobre a reta s.

d)

M linha N linha.

é a projeção ortogonal do segmento

MN

sobre a reta s.

26 Quais são as projeções ortogonais dos lados

AB

e

AC

sobre o lado

BC

em cada triângulo?

a)

Ilustração. Triângulo ABC com segmento de reta de A até lado BC, no ponto H.

b)

Ilustração. Triângulo ABC com segmento de reta de A até lado BC, no ponto M.

Relações métricas

Observe o triângulo á bê cê com hipotenusa de medida a e catetos de medidas b e c.

Ilustração. Triângulo ABC. De A, segmento de reta h até lado BC, no ponto H e ângulo reto em H. Em A, ângulo A1 e A2. As medidas dos lados são: AB: c. AC: b e BC: a. De B até H, medida n e de H até c, medida m.

Considerando a altura

AH

, de medida h, relativa à hipotenusa, temos:

BH

, de medida n, é a projeção ortogonal do cateto

AB.

sobre a hipotenusa

BC

;

HC

, de medida m, é a projeção ortogonal do cateto

AC

sobre a hipotenusa

BC

.

Considerando os triângulos retângulos á bê cê, agá bê á e agá á cê, por meio da semelhança de triângulos, podemos estabelecer relações entre as medidas de seus lados.

1ª relação

Considere o triângulo á bê cê da figura. Traçando a altura relativa à hipotenusa, obtemos alguns pares de triângulos semelhantes.

Ilustração. Triângulo ABC. De A, segmento de reta h até lado BC, no ponto H e ângulo reto em H. As medidas dos lados são: AB: c. AC: b e BC: a. Em H, ângulo H1 e H2. De B até H, medida n e de H até c, medida m.

1. Comparando os triângulos á bê cê e agá bê á, temos:

Ângulo A é congruente ao ângulo H.

1 (ângulos retos)

Ângulo B é congruente ao ângulo B.

(ângulo comum)

Logo, pelo caso ângulo ângulo, os triângulos á bê cê e agá bê á são semelhantes; portanto, os lados dêsses triângulos são proporcionais. Então, podemos escrever a proporção:

Fração, a sobre c, fim da fração, é igual a fração, c sobre n, fim da fração.

, ou seja, c elevado a 2 = an

2. Comparando os triângulos á bê cê e agá á cê, temos:

Ângulo A é congruente ao ângulo H 2.

(ângulos retos)

Ângulo C é congruente ao ângulo C.

(ângulo comum)

Do mesmo modo, pelo caso ângulo ângulo, os triângulos á bê cê e agá á cê são semelhantes. Portanto:

Fração, a sobre b, fim da fração, é igual a fração, b sobre m, fim da fração.

, ou seja, b elevado a 2 = am

O quadrado da medida de cada cateto é igual ao produto da medida da hipotenusa pela medida da projeção ortogonal dêsse cateto sobre ela.

2ª relação

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

Ângulo H 1 é congruente ao ângulo H.

2 (ângulos retos)

Ângulo A 1 é congruente ao ângulo C.

(ambos têm por complemento o ângulo

B

)

Ilustração. Triângulo ABC. De A, segmento de reta h até lado BC, no ponto H e ângulo reto em H. As medidas dos lados são: AB: c. AC: b e BC: a. Em H, ângulo H1 e H2. Em A, ângulo A 1. De B até H, medida n e de H até c, medida m.

Logo, pelo caso ângulo ângulo, os triângulos á bê agá e cê á agá são semelhantes. Portanto:

Fração, h sobre m, fim da fração, é igual a fração, n sobre h, fim da fração.

, ou seja, h elevado a 2 = mn

O quadrado da medida da altura relativa à hipotenusa é igual ao produto das medidas das projeções ortogonais dos catetos sobre a hipotenusa.

3ª relação

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

Ângulo A é congruente ao ângulo H.

2 (ângulos retos)

Ângulo C é congruente ao ângulo C.

(ângulo comum)

Ilustração. Triângulo ABC. De A, segmento de reta h até lado BC, no ponto H e ângulo reto em H. As medidas dos lados são: AB: c. AC: b e BC: a. Em H, ângulo H1 e H2. De B até H, medida n e de H até c, medida m.

Logo, pelo caso ângulo ângulo, os triângulos á bê cê e agá á cê são semelhantes. Portanto:

Fração, a sobre b, fim da fração, é igual a fração, c sobre h, fim da fração.

, ou seja, bc = ah

O produto das medidas dos catetos é igual ao produto da medida da hipotenusa pela medida da altura relativa à hipotenusa.

Outra demonstração do teorema de Pitágoras

Dado um triângulo retângulo á bê cê, vamos provar que o quadrado da medida da hipotenusa é igual à soma dos quadrados das medidas dos catetos.

Ilustração. Triângulo ABC. De A, segmento de reta h até lado BC, no ponto H e ângulo reto em H. As medidas dos lados são: AB: c. AC: b e BC: a. De B até H, medida n e de H até c, medida m.

Hipótese: á bê cê é um triângulo retângulo em a.

Tese: b elevado a 2 + c elevado a 2 = a elevado a 2

Demonstração Como o quadrado da medida de cada cateto é igual ao produto da medida da hipotenusa pela medida da projeção ortogonal dêsse cateto sobre ela, temos:

    b elevado a 2 = amec elevado a 2 = an

Adicionando membro a membro essas duas igualdades, temos:

Esquema. b elevado ao quadrado mais c elevado ao quadrado é igual a am mais an. b elevado ao quadrado mais c elevado ao quadrado é igual a a, abre parênteses, m mais n, fecha parênteses. Colocamos a em evidência. b elevado ao quadrado mais c elevado ao quadrado é igual a a vezes a. Substituímos  abre parênteses, m mais n, fecha parênteses, por a. b elevado ao quadrado mais c elevado ao quadrado é igual a a elevado ao quadrado.

dêsse modo, também provamos o teorema de Pitágoras.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

27 Considere a figura e responda às questões.

a) Qual é a medida do perímetro do ó dê ême ?

b) Considere um quadrado de lado de medida ó dê. Qual é a medida da área dêsse ­quadrado?

Ilustração. Retângulo EDMO com medida DM: 1 e OM: raiz quadrada de 2. Diagonal tracejada de O até D.

28 Aplicando as relações métricas dos triângulos retângulos, calcule o valor de x.

a)

Ilustração. Triângulo com segmento de reta tracejado do topo até o lado maior. As medidas dos lados são: 16, x. Da extremidade até segmento de reta tracejado, medida 12,8.

b)

Ilustração. Triângulo com segmento de reta tracejado do topo até o lado maior. Da extremidade até segmento de reta tracejado, medida 5 e do segmento de reta tracejado até extremidade direita, medida 15. Um dos lados do triângulo mede x.

c)

Ilustração. Triângulo com segmento de reta tracejado com medida 12 do topo até o lado maior. Da extremidade até segmento de reta tracejado, medida x e do segmento de reta tracejado até extremidade direita, medida 9.

29 Calcule as medidas h, n, m e b do triângulo retângulo a seguir.

Ilustração. Triângulo com segmento de reta tracejado com medida h do topo até o lado maior. Da extremidade até o segmento de reta tracejado, medida n e do segmento de reta tracejado até extremidade direita, medida m. As medidas dos lados são: 2 raiz quadrada de 7, b e 8.

30 As projeções dos catetos de um triângulo retân­gulo sobre a hipotenusa medem 1,8 centímetro e 3,2 centímetros. Determine a medida dos catetos dêsse triângulo.

31 (unifór-Ceará) Na figura a seguir, tem-se um retângulo cujos lados medem 8 centímetros e 6 centímetros. Os pontos M, N, P e Q são pontos médios dos lados.

Ilustração. Losango MNPQ. Ao redor, retângulo.

O perímetro do quadrilátero ême êne pê quê é:

a) 20 centímetros.

b) 24 centímetros.

c) 32 centímetros.

d) 36 centímetros.

e) 52 centímetros.

32 Aplique os casos de semelhança entre triângulos para provar que:

a) p 2 = rx

Ilustração. Triângulo PQR. De R, segmento de reta até lado PQ, no ponto H e ângulo reto em H. As medidas dos lados são: PQ: r. PR: q. QP: P. De P até H: y. De H até Q: x.

b) x 2 = ab

Ilustração. Triângulo MNP. De N, segmento de reta x até lado MP, no ponto H e ângulo reto em H. As medidas dos lados são: MP: n. MN: P. PN: m. De M até H: a. De H até P: b.

33 (ú éfe pê é) Quanto mede, em centímetro, a altura relativa à hipotenusa de um triângulo retângulo cujos catetos medem 15 centímetros e 20 centímetros?

34 A medida da área do triângulo retângulo érre ésse tê é 36 centímetros quadrados. Determine o produto da medida da hipo­tenusa pela medida da altura referente à ­hipotenusa.

35 Determine a medida do diâ­metro

BC

da circunferência da figura.

Ilustração. Circunferência com triângulo ABC. Segmento de reta de A até lado BC com medida de raiz quadrada de 3 centímetros. De B até o segmento de reta, medida x e do segmento de reta até C, medida x mais 2.

36

Ícone de atividade em dupla.

Hora de criar – Em dupla com um colega, elaborem um problema cada um sobre relações métricas no triângulo retângulo. Troquem os problemas elaborados por vocês e, depois de cada um resolver o problema elaborado pelo outro, destroquem para corrigi-los.

TRABALHANDO A INFORMAÇÃO

A representação de um relevo

O estudo topográfico de uma região consiste na descrição exata e pormenorizada de um terreno com todos os seus acidentes geográficos. Com base em estudos topográficos, são construídos os chamados perfis topográficos, como o do conjunto Pão de Açúcar e morro da Urca, no Rio de Janeiro (Rio de Janeiro), na figura cinco.

Para entender como esses perfis são construídos, imagine os morros sendo cortados por planos horizontais paralelos ao nível do mar em altitudes de medidas 50 métros, 100 métros, 150 métros, reticências, 350 métros. Agora imagine linhas conectando todos os pontos sobre a superfície dos morros pertencentes aos planos de mesma altitude. Essas linhas imaginárias, como as linhas brancas nas figuras um e dois, são chamadas de curvas de nível.

Fotografia I. CURVAS DE NÍVEL – PÃO DE AÇÚCAR E MORRO DA URCA. Vista frontal de Pão de açúcar e ao lado, um morro. Ao redor, águia e barcos. Linhas brancas horizontais ao redor da imagem.
Fotografia II. FOTOGRAFIA AÉREA – PÃO DE AÇÚCAR E MORRO DA URCA. Vista aérea de região com de Pão de açúcar e um morro. Linhas onduladas ao redor da região. Abaixo, mapa III. Na parte superior. Pão de Açúcar e à direita, morro da Urca. Ao redor do pão de açúcar, linhas ao redor. De fora para dentro: 50, 100, 150, 200, 250, 300 e 350. Ao redor do Morro da Urca, linhas ao redor. De fora para dentro: 50, 100, 150, 200. Acima, Praia Vermelha. Na parte inferior, morro Cara de Cão e À direita, Praia da Urca e Enseada de Botafogo. No canto inferior direito, rosa dos ventos e escala de 0 a 0,3 quilômetros.

Na figura dois, note que as curvas de nível aparecem vistas de cima.

A figura três é um desenho do contorno da fotografia aérea da figura dois, identificando as curvas de nível e suas altitudes correspondentes, em metro.

Para construir o perfil topográfico dessa região, traçamos uma semirreta de origem a, que passa pelo cume dos morros, e as perpendiculares a ela, pelos pontos de intersecção com as curvas de nível (figura quatro). As perpendiculares são prolongadas para obter a figura cinco, que representa o perfil topográfico do Pão de Açúcar e do morro da Urca.

Mapa IV. Na parte superior. Pão de Açúcar e à direita, morro da Urca. Ao redor do pão de açúcar, linhas ao redor. De fora para dentro: 50, 100, 150, 200, 250, 300 e 350. Ao redor do Morro da Urca, linhas ao redor. De fora para dentro: 50, 100, 150, 200. Segmento AB vai da extremidade esquerda até a extremidade direita da região. Acima, Praia Vermelha. Na parte inferior, morro Cara de Cão e À direita, Praia da Urca e Enseada de Botafogo. No canto inferior direito, rosa dos ventos e escala de 0 a 0,3 quilômetros. Acima, gráfico V. PERFIL TOPOGRÁFICO. Eixo x, AB com pontos de 0 a 1600 metros. Eixo y, amplitude em metro de 0 a 400. Linha ondulada sai de 0, sobe até 400, 400, desce em 700, 150. Sobe em 1200, 200 e desce em 1400, 0.
Fonte: FERREIRA, G. M. L. Atlas geográfico: espaço mundial. quarta edição revista e atual. São Paulo: Moderna, 2013. página 15.

Agora quem trabalha é você!

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

1 Analise o perfil topográfico da figura cinco e dê a medida da altitude aproximada do Pão de Açúcar e do morro da Urca.

2 (saréspi) A figura indica seis rádios e o desenho de suas vistas superior e lateral.

Ilustração. Rádio 1. Rádio em formato retangular com alça na parte superior. Abaixo, dois botões e painel retangular. Abaixo, região cinza com quadrados. Rádio 2. Rádio em formato retangular com dois botões redondos na parte superior. Abaixo, visor retangular e painel ao lado. Abaixo, região cinza. Rádio 3. Rádio em formato retangular e botão redondo na parte superior lateral direita. Abaixo, dois botões e painel retangular. Abaixo, região cinza com faixas verticais. Rádio 4. Rádio em formato retangular com dois botões redondos pequenos na parte superior. Abaixo, visor retangular e painel ao lado. Abaixo, região cinza. Rádio 5. Rádio em formato retangular com alça na parte superior e dois botões laterais. Abaixo, painel retangular e região cinza. Rádio 6. Rádio em formato retangular com alça na parte superior e botão à direita. Abaixo, painel retangular. Abaixo, região cinza com faixas diagonal. Ilustração. Vista superior. A. Retângulo com dois botões abaixo e um na lateral. B. Retângulo com alça ao centro e dois botões abaixo. C. Retângulo com quatro botões dentro do retângulo. D. Retângulo com alça ao centro e botão pequeno à direita. E. Retângulo com dois botões dentro dele. F. Retângulo com alça ao centro e botão à direita. Ilustração. Vista lateral. G. Retângulo vertical com dois botões pequenos dentro dele e retângulo pequeno marrom na parte de cima. H. Retângulo vertical com um botão na parte superior e um à direita. I. Retângulo vertical com dois botões pequenos na parte superior. J. Retângulo vertical com botão na parte superior. K. Retângulo vertical com botão grande na lateral e um pequeno na parte superior além de um retângulo pequeno marrom na parte superior. L. Retângulo vertical com botão grande à esquerda e um pequeno na parte superior, além de um retângulo pequeno marrom na parte superior.

A tabela correta que relaciona cada rádio com suas vistas é:

a)

Rádio

Vista superior

Vista lateral

1

B

L

2

E

J

3

A

K

4

C

G

5

F

H

6

D

I

b)

Rádio

Vista superior

Vista lateral

1

D

I

2

C

L

3

F

H

4

E

G

5

A

J

6

B

K

c)

Rádio

Vista superior

Vista lateral

1

B

L

2

E

J

3

A

H

4

C

I

5

D

G

6

F

K

d)

Rádio

Vista superior

Vista lateral

1

F

L

2

E

J

3

A

H

4

C

I

5

D

G

6

B

K

5. O teorema de Pitágoras no plano cartesiano

O técnico de um time de futebol é muito exigente nos treinos de cobrança de escanteio. Ele quer saber a medida exata da distância entre o ponto de esquina do campo de onde se cobra o escanteio e o ponto da marca do pênalti, lugar onde se posiciona um atacante para cabecear a bola ao gol. Sabendo que a marca do pênalti fica a 11 métros da linha de fundo e a 34 métros da linha lateral do campo, vamos ajudar o técnico a calcular a medida da distância pretendida.

Fotografia. Mulher uniformizada em campo de futebol. Ela cobra escanteio onde há uma bandeira. Ao fundo, pessoas na frente do gol.
Cobrança de escanteio durante uma partida de futebol, na Califórnia, Estados Unidos, em 2022.

Vamos imaginar a figura do campo em um plano cartesiano com a origem na esquina de escanteio (ponto ê), com o eixo vertical sobre a linha de fundo e o eixo horizontal sobre a linha lateral.

Ilustração. Campo de futebol com medida 68 metros por 105 metros sobre eixo horizontal e vertical. No canto inferior esquerdo, ponto E. Segmento de reta de 11 (L) à direita da área do escanteio até marca do pênalti, ponto P. Segmento de reta da marca do pênalti até centro do gol, 34. Segmento de reta diagonal de E até P. Segmento de reta vertical no centro do campo QR sendo 52,5 em R. Segmento de reta horizontal no centro do campo cruza com reta vertical em C. Segmento de reta diagonal de E até E linha na extremidade superior direita.

Observe, na ilustração, que o técnico quer calcular a medida da distância de ê a P, e também que é éle = 11 e LP = 34.

No triângulo retângulo é éle pê, com catetos medindo 11 e 34, aplicamos o teorema de Pitágoras:

(EP)elevado a 2 = (EL)elevado a 2 + (LP)elevado a 2

(EP)elevado a 2 = (11)elevado a 2 + (34)elevado a 2

EP é igual a raiz quadrada de 11 elevado ao quadrado mais 34 elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada.

EP é igual a raiz quadrada de 121 mais 1156, fim da raiz quadrada é aproximadamente igual a 35,74.

Portanto, a distância de ê a P mede, aproximadamente, 35,74 metros.

Note que, no plano cartesiano, temos ê = (0, 0) e P = (11, 34), e que a medida é éle é dada pela diferença das abscissas:

é éle = 11 0 = 11

Note também que a medida LP é dada pela diferença das ordenadas:

LP = 34 0 = 34

Ilustração. Mulher de cabelo preto e camiseta branca. Ela fala: Não obtivemos a medida da distância exata, mas talvez o técnico a considere uma boa aproximação.

Assim, o cálculo anterior fica:

EP é igual a raiz quadrada, abre parênteses 11 menos zero, fecha parênteses, elevado ao quadrado mais abre parênteses, 34 menos zero, fecha parênteses elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada.
EP é igual a raiz quadrada, 121 mais 1156, fim da raiz quadrada.

EP 35,74

Agora, vamos explorar outras dis­tâncias no campo de futebol colocado no plano cartesiano.

Observe na figura os pontos P = (11, 34), Q = (52,5; 68), C = (52,5; 34) e E' = (105, 68).

Ilustração. Campo de futebol com medida 68 metros por 105 metros sobre eixo horizontal e vertical. No canto inferior esquerdo, ponto E. Segmento de reta de 11 (L) à direita da área do escanteio até marca do pênalti, ponto P. Segmento de reta da marca do pênalti até centro do gol, 34. Segmento de reta diagonal de E até P. Segmento de reta vertical no centro do campo QR sendo 52,5 em R. Segmento de reta horizontal no centro do campo cruza com reta vertical em C. Segmento de reta diagonal de E até E linha na extremidade superior direita.

1. Para determinar a medida da distância entre os pontos ê e E', podemos:

aplicar o teorema de Pitágoras no ESE ', considerando catetos cujas medidas são 105 e 68: (EE ')elevado a 2 = (ES)2 + (ésse minúsculoE ')2 (EE ')elevado a 2 = (105)2 + (68)2 EE ' =

raiz quadrada,105 elevado ao quadrado mais 68 elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada.

EE ' =

raiz quadrada, 11025 elevado ao quadrado mais 4624, fim da raiz quadrada

125,1

A distância da esquina ê à esquina E' mede aproximadamente 125,1 metros.

aplicar o teorema de Pitágoras no ESE', considerando as coordenadas dos pontos ê = (0, 0) e E ' = (105, 68): (EE ')2 = (ES)2 + (SE ')2 (EE ')2 = (105 0)2 + (68 0)2 EE '

é igual a raiz quadrada, abre parênteses 105 menos zero, fecha parênteses, elevado ao quadrado mais abre parênteses, 68 menos zero, fecha parênteses elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada.

EE '

é igual a raiz quadrada, 11025 mais 4624, fim da raiz quadrada, aproximadamente igual a 125,1

A distância da esquina ê à esquina E' mede aproximadamente 125,1 metros.

2. Para calcular a distância entre os pontos C e E ', podemos:

aplicar o teorema de Pitágoras no CTE, considerando catetos cujas medidas são 52,5 e 34: (CE ')2 = (CT)2 + (TE')2 (CE )2 = (52,5)2 + (34)2 CE '

é igual a raiz quadrada, abre parênteses, 52,5, fecha parênteses, elevado ao quadrado mais abre parênteses, 34, fecha parênteses, elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada.

 CE '

é igual a raiz quadrada, 2756,25 mais 1156, fim da raiz quadrada, aproximadamente igual a 62,55.

 A distância do centro C à esquina E' mede aproximadamente 62,55 metros.

aplicar o teorema de Pitágoras no CTE, considerando as coordenadas dos pontos C = (52,5; 34) e E ' = (105, 68). (CE' )2 = (CT)2 + (TE)2 (CE' )2 = (105 52,5)2 + (68 34)2 CE'

é igual a raiz quadrada, abre parênteses 105 menos 52,5, fecha parênteses, elevado ao quadrado mais abre parênteses, 68 menos 34, fecha parênteses elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada.

CE'

é igual a raiz quadrada, abre parênteses, 52,5, fecha parênteses, elevado ao quadrado mais abre parênteses, 34, fecha parênteses, elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada.

 CE'

é igual a raiz quadrada, 2756,25 mais 1156, fim da raiz quadrada, aproximadamente igual a 62,55.

3. Quando os pontos estão em um segmento horizontal:

PT é igual a raiz quadrada, abre parênteses 105 menos 11, fecha parênteses, elevado ao quadrado mais abre parênteses, 34 menos 34, fecha parênteses elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada é igual a raiz quadrada, abre parênteses 105 menos 11, fecha parênteses, elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada, igual a módulo de 105 menos 11 que é igual a 94.

4. Quando os pontos estão em um segmento vertical:

TE'

é igual a raiz quadrada, abre parênteses 105 menos 105, fecha parênteses, elevado ao quadrado mais abre parênteses, 68 menos 34, fecha parênteses elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada é igual a raiz quadrada, abre parênteses 68 menos 34, fecha parênteses, elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada, igual a módulo de 68 menos 34 que é igual a 34.

Observações

Ainda na ilustração da página 191, temos o ponto C como ponto médio do segmento

EE'

.

Note que:

x c é igual a fração, 105 mais zero sobre 2, fim da fração é igual a 52,5.

ou seja,

x c é igual a fração de numerador x e mais x e linha e denominador 2.
y c é igual a fração, 68 mais zero sobre 2, fim da fração é igual a 34.

ou seja,

y c é igual a fração de numerador y e mais y e linha e denominador 2.

A medida da distância entre pontos com mesma ordenada, isto é, pontos de um segmento horizontal, é dada pela diferença de abscissas em módulo.

PQ é igual a raiz quadrada, abre parênteses, x p menos x q, fecha parênteses, elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada, igual a módulo de x p menos x q.

A medida da distância entre pontos com mesma abscissa, isto é, pontos de um segmento vertical, é dada pela diferença de ordenadas em módulo.

PQ é igual a raiz quadrada, abre parênteses, y p menos y q, fecha parênteses, elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada, igual a módulo de y p menos y q.

A medida da distância entre dois pontos quaisquer P(xP , yP) e Q(xQ , yQ) no plano cartesiano é dada por:

PQ é igual a raiz quadrada, abre parênteses, x p menos x q, fecha parênteses, elevado ao quadrado, mais abre parênteses, y p menos y q, fecha parênteses elevado ao quadrado, fim da raiz quadrada.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

37 Considere a ilustração do campo de futebol da página 191 e, usando as coordenadas dos pontos na figura, calcule a medida da distância entre os seguintes pontos:

a) ê e T;

b) ê e Q;

c) P e C;

d) C e T;

e) C e Q.

38 Represente em um plano cartesiano o losango de vértices a(0, 0), B(6, 2), C(8, 8) e D(2, 6). ­Depois, ­calcule:

a) as medidas das diagonais dêsse losango;

b) a medida dos lados dêsse losango.

39 Dados os pontos destacados no plano cartesiano e sabendo que a = (3, 2), calcule a medida da distância entre cinco pares desses pontos.

Ilustração. Malha quadriculada com eixo x e eixo y. Pontos A, B, C, D e E dispostos pela malha quadriculada com as coordenadas: A(3, 2), B(6, 4), C(menos 4, 6), D(menos 6, menos 4), E(menos 5, menos 4).

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

1 Dois ciclistas, a e B, partem de um ponto O e movem-se perpendicularmente um em direção ao outro, à medida de velocidades de 16 metros por segundo e 12 metros por segundo, respectivamente. Que medida de distância os separará após 10 segundos?

Ilustração. Triângulo retângulo com  com ângulo reto em O e  vértices O, posição de A após 10 segundos e posição de B após 10 segundos.

2 Uma balsa está fazendo a travessia de veículos e transeuntes, pois a ponte sobre o rio foi interditada. Ela parte do ponto a, que, por segurança, fica a 50 metros da ponte, e chega ao ponto B.

Ilustração. Rio com uma ponte de 200 metros. À esquerda, ponto A com distância de 50 metros da ponte. Na outra margem ponto B com distância de 200 metros da ponte. entre os pontos, balsa dentro do rio.

a) Quantos metros a balsa percorre nessa ­travessia?

b) Se a balsa demorar 5 minutos para fazer a travessia, qual será a medida da velocidade média em quilômetro por hora?

3 Determine o valor de y na figura.

Ilustração. Dois triângulos, lado a lado. Triângulo formado à esquerda tem medidas 6, y e 3. No triângulo à direita, medidas 3 e 2.

4 Em um trapézio retângulo a bê cê dê, a altura

Segmento de reta AD.

mede 6 centímetros, a base menor

Segmento de reta DC.

mede 3,5 centímetros e a diagonal maior

Segmento de reta BD.

mede 10 centímetros. Determine:

a) a medida da base maior;

b) a medida do lado oblíquo;

c) a medida do perímetro dêsse trapézio;

d) a medida da área dêsse trapézio.

5 A figura representa a vista frontal de uma pilha de latas de leite em pó deitadas. Deter­mine a medida da altura da pilha, sabendo que o raio de cada lata mede 4,5 centímetros.

Ilustração. Vista frontal de pilha de latas. De baixo para cima: 6 latas, 5 latas, 4 latas, 3 latas, duas latas, uma lata.

6 Em um triângulo isósceles, cada lado con­gruente mede 15 centímetros. Determine a medida da área dêsse triângulo, sabendo que sua base mede 24 centímetros.

7 É possível colocar um lápis de 18 centímetros em um estojo retangular de 12 centímetros por 15 centímetros? Justifique sua resposta.

8 Observe a figura e faça o que se pede.

Ilustração. Figura composta por triângulo BCD à direita com medidas: BC: 80 metros. BD: 60 metros. À esquerda, quadrilátero ABDE com as medidas: AB: 80 metros. BD: 60 metros e DE: 28 metros.

a) Determine as medidas CD, ê cê e A Ê.

b) Determine as medidas de área dos á cê ê e BCD.

c) Calcule a medida da área do quadrilátero á bê dê é.

9 Um losango tem 60 centímetros de perímetro. Sabendo que a diagonal maior dêsse losango mede 26 centímetros, calcule a medida da diagonal menor.

10 As dimensões de um retângulo são expressas por x + 1 e x 2. Sabendo que a medida da área é 18 centímetros quadrados, determine a medida da diagonal dêsse ­retângulo.

11 (Fuvésti-São Paulo) Um trapézio retângulo tem bases ­5 e 2 e altura 4. O perímetro dêsse trapézio é:

a)  13.

b)  14.

c)  15.

d)  16.

e)  17.

12 (ó ême-á bê cê) No triângulo á bê cê, a medida do ân­gulo

A.

é 90graus e

Segmento de reta AD.

é a medida da altura relativa ao lado

BC
Ilustração. Triângulo ABC. Em A, reta vertical até lado BC, ponto D. A medida AB é 4 e AC: 3.

Se m = BD, n = DC e L = 25 m n, então L é igual a:

a)  100.

b)  121.

c)  169.

d)  144.

e)  225.

13 Qual é medida da área da figura a seguir?

Ilustração. Quadrado. À direita, triângulo com um dos lados medindo 3 raiz quadrada de 3 u.

14 (uél-Paraná) As medidas, em centímetro, dos três lados de um triângulo retângulo são expressas por (x 2), x e (x + 2). A medida, em centí­metro, da hipotenusa dêsse triângulo é:

a)  5.

b)  8.

c)  10.

d)  12.

e)  14.

15 A medida da altura relativa à hipotenusa de um triângulo retângulo é 12 centímetros, e um dos segmentos determinados por essa altura sobre a hipotenusa mede 9 centímetros. Calcule a medida dos catetos desse triângulo.

16 O cateto de um triângulo retângulo e a projeção desse cateto sobre a hipotenusa medem 1 centímetro e

Fração, raiz quadrada de 5 sobre 5, fim da fração.

centímetros, respectivamente. Determine a medida da hipotenusa dêsse triângulo.

17 A figura mostra o esquema do roteiro de uma prova de ciclismo.

Ilustração. Triângulo ABC. Em A, segmento de reta vertical até lado BC, no ponto D. A medida AB é 12,8 quilômetros. AC: 9,6 quilômetros. À direita do ponto D, ponto P.

A sequência do percurso é:

A

D

B

A

C

P

O ponto P está a 80 metros do ponto D. Quantos quilômetros tem esse percurso?

18 (FEI-São Paulo) Se em um triângulo os lados medem 9, 12 e 15 centímetros, então a altura relativa ao maior lado mede:

a) 8,0 centímetros.

b) 7,2 centímetros.

c) 6,0 centímetros.

d) 5,6 centímetros.

e) 4,3 centímetros.

19 (FEI-São Paulo) Em um triângulo retângulo, a altura relativa à hipotenusa mede 12 centímetros e a diferença entre as medidas das projeções dos catetos sobre a hipotenusa é 7 centímetros. A hipotenusa desse triângulo mede:

a) 10 centímetros.

b) 15 centímetros.

c) 20 centímetros.

d) 25 centímetros.

e) 30 centímetros.

20 (ulbra-Rio Grande do Sul) A área do triângulo a seguir mede 6 métros². O valor do perímetro desse triângulo é:

Ilustração. Triângulo retângulo com as medidas: x, x + 1 e x + 2

a) 6 métros.

b) 9 métros.

c) 10 métros.

d) 12 métros.

e) 20 métros.

21 (ú éfe pê é) Um barco navegou 10 quilômetros para o oeste, depois 5 quilômetros para o sul, depois 13 quilômetros para o leste e finalmente 9 quilômetros para o norte. Onde o barco parou relativamente ao ponto de partida?

a) 5 quilômetros ao norte

b) 3 quilômetros a sudeste

c) 4 quilômetros ao sul

d) 3 quilômetros a sudoeste

e) 5 quilômetros a nordeste

22 (ú éfe pê érre) Uma corda de 3,9 métros de comprimento conecta um ponto na base de um bloco de madeira a uma polia localizada no alto de uma elevação, conforme o esquema a seguir. Observe que o ponto mais alto dessa polia está 1,5 métro acima do plano em que esse bloco desliza. Caso a corda seja puxada 1,4 métro, na direção indicada, a distância x que o bloco deslizará será de:

a) 1,0 métro.

b) 1,3 métro.

c) 1,6 métro.

d) 1,9 métro.

e) 2,1 métros.

Ilustração. À esquerda, bloco retangular com seta para esquerda e da metade do bloco até a polia na extremidade direita, 1,4 metros. A altura do bloco é 1,5 metros. À direita, bloco com corda de 3,9 centímetros até a polia. Parte da distância da polia até o bloco é x.

VERIFICANDO

FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO

1 Se uma escada de 5 metros for apoiada em uma parede, com distância da base à parede medindo 3 metros, a que medida de altura a escada deve ser apoiada na parede?

a) 3 metros

b) 4 metros

c) 5 metros

d) 6 metros

2 O teorema de Pitágoras enuncia que:

a) um triângulo retângulo tem dois catetos e uma hipotenusa.

b) a soma da medida dos catetos ao quadrado é igual à da medida da hipotenusa.

c) a soma da medida dos catetos é sempre menor que a da medida da hipotenusa.

d) a soma dos quadrados das medidas dos ­catetos é igual ao quadrado da medida da hipotenusa.

3 Entre as alternativas a seguir, dadas em metro, quais medidas correspondem às medidas dos catetos do triângulo ilustrado?

Ilustração. Triângulo verde com as medidas dos lados: x, y e 30. Ângulo reto entre x e y.

a) 15 métros e 15 métros

b) 10 métros e 20 métros

c) 18 métros e 24 métros

d) 6 métros e 29 métros

4 Com base nas informações da figura, qual é a medida da hipotenusa do triângulo?

Ilustração. Triângulo azul com as medidas dos lados: x, 3 metros, 4 metros. Ângulo reto entre 3 metros e 4 metros.

a) 5 métros

b) 7 métros

c) 12 métros

d) 25 métros

5 Sem utilizar o teorema de Pitágoras, calcule o valor de x.

Ilustração. Triângulo com as medidas: 3,6 metros, 4,8 metros e 6 metros. Acima, na diagonal, quadrilátero com 6 metros, 4,8 metros, 3,6 metros e x.

a) 36 métros

b) 24 métros

c) 12 métros

d) 6 métros

6 Qual é a medida do comprimento da diagonal de um retângulo de lados medindo 8 métros e 6 métros?

a) 6 métros

b) 8 métros

c)

8 raiz quadrada de 2

métros

d) 10 métros

7 Qual é a medida do comprimento da diagonal de um quadrado de lado medindo 10 centímetros?

a)

10 raiz quadrada de 2

centímetros

b)

10 raiz quadrada de 3

centímetros

c) 10 centímetros

d) 5 centímetros

8 Qual é a medida da área de um quadrado que tem o lado de mesma medida que a da diagonal de um quadrado de lado de medida 5 métros?

a) 25 métros quadrados

b) 50 métros quadrados

c) 125 métros quadrados

d) 12,5 métros quadrados

Organizando

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

a) Quais são os elementos principais de um triângulo retângulo?

b) Como o teorema de Pitágoras relaciona esses elementos?

c) O que são os triângulos pitagóricos?

DIVERSIFICANDO

Uma “quase” circunferência!

Aninha ficou admirada quando a professora de Arte disse que, naquela aula, com paciên­cia, os estudantes fariam uma “quase” circunferência usando triângulos retângulos.

Ilustração. Sala de aula com professora a frente da lousa, um menino  olhando para ela e atrás dele uma menina olhando para trás. Menina de cabelo castanho, faixa azul e camiseta branca.  Ela pensa: Como assim, linha reta fazendo curva?

A professora pediu a eles que, primeiramente, desenhassem no caderno, com régua e esquadro, um quadrado de 12 centímetros de medida de lado. Na sequência, eles deveriam:

em cada lado do quadrado, marcar pontos de 0,5 centímetro em 0,5 centímetro, a partir do vértice;

construir 8 triângulos retângulos com catetos nos lados do quadrado, sendo um cateto medindo 0,5 centímetro e o outro, 6 centímetros;

construir grupos de 8 triângulos retângulos com catetos nos lados do quadrado, sendo que, em cada um, a soma das medidas dos catetos seja sempre igual a 6,5 centímetros.

Observe como Aninha começou o desenho no caderno dela.

Ilustração. Modelo. Quadrado com pontos pretos ao redor e linhas vermelhas  curvadas nas laterais. Dentro, 49 pontos de interrogações na cor cinza distribuídos em fileiras.

Agora é com você!

FAÇA A ATIVIDADE NO CADERNO

Em um papel quadriculado, para facilitar, desenhe um quadrado cujos lados tenham 24 quadradinhos e siga as indicações da professora de Aninha para obter uma “quase” circunferência. O que poderia ser feito para obter uma figura mais próxima de uma circunferência?

Glossário

Terno
: conjunto de três elementos; trio.
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