CAPÍTULO 8 Triângulo retângulo
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.
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.
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
Já 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.
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.
•
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 180 graus. Assim, nos triângulos retângulos, a soma das medidas dos dois ângulos agudos de cada triângulo é 90 graus, ou seja, eles são complementares.
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
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 = 5 elevado a 2, 9 = 3 elevado a 2 e 16 = 4 elevado a 2, podemos escrever essa igualdade da seguinte maneira:
5 elevado a 2 = 3 elevado a 2 + 4 elevado 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.
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).
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:
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 = ±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)
b)
c)
d)
4 Considere os quadrados á bê dê cê e dê é éfe gê representados na figura e, em seguida, faça o que se pede.
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)
b)
c)
d)
7 As diagonais de um losango medem 12 centímetros e 16 centímetros. O ângulo menor dêsse losango mede aproximadamente 74 graus.
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?
10 Em um triângulo retângulo, a hipotenusa mede
3 raiz quadrada de 5métros 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.
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?
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?
15
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 pouco reticências
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.
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 2o 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.
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.
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
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.
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:
(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
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.
Logo, a diagonal dêsse quadrado mede
3 raiz quadrada de 2, fim da raiz, centímetrosb) Vamos calcular a medida do lado de um quadrado cuja diagonal mede
7 raiz quadrada de 2, fim da raiz, centímetrosSubstituímos d por
7 raiz quadrada de 2em
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
ABcom medida u, vamos construir um quadrado cujo lado meça
raiz quadrada de 2u.
Usando régua e compasso, podemos seguir estes passos:
• transportamos
Segmento ABpara 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
ADe
CBmedem u
raiz quadrada de 2ou
raiz quadrada de 2u;
• com abertura do compasso igual a á dê (AD =
raiz quadrada de 2u), 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
EGe
FGe obtemos o quadrado AEGF, com lado de medida
raiz quadrada de 2u.
(Ao usar o compasso, atenção para não se machucar com a ponta- sêca.)
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.
18 A diagonal de um quadrado mede
10 raiz quadrada de 2 centímetrosTrês 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?
Pense mais um pouco reticências
FAÇA A ATIVIDADE NO CADERNO
Reúna-se com um colega e resolvam o exercício a seguir.
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:
(AH) elevado a 2 + (HC) elevado a 2 = (AC) elevado a 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.
Logo, a altura dêsse triângulo mede
3 raiz quadrada de 3centímetros.
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.:
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.
Pense mais um pouco reticências
FAÇA A ATIVIDADE NO CADERNO
Reúna-se com um colega e façam o que se pede.
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 pê ', que é chamado projeção ortogonal de P sobre r.
Considere agora a reta r e o segmento
ABda figura a seguir.
Projetando ortogonalmente as extremidades do segmento
ABsobre r, obtemos os pontos á ' e bit'.
O segmento
A linha B linhaé chamado projeção ortogonal de
ABsobre r.
Também podemos projetar ortogonalmente um ponto ou um segmento sobre um segmento.
Observe os exemplos.
a)
Dizemos que centésimo' é a projeção ortogonal do ponto C sobre o segmento
ABb)
Dizemos que
A linha C linhaé a projeção ortogonal do segmento
ACsobre o segmento
ABEXERCÍCIOS PROPOSTOS
FAÇA AS ATIVIDADES NO CADERNO
25 Observe as figuras. Depois, classifique cada sentença em verdadeira ou falsa.
a) P é a projeção ortogonal do ponto pê' sobre a reta r.
b)
C linha D linhaé a projeção ortogonal do segmento
CDsobre 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
MNsobre a reta s.
26 Quais são as projeções ortogonais dos lados
ABe
ACsobre o lado
BCem cada triângulo?
a)
b)
Relações métricas
Observe o triângulo á bê cê com hipotenusa de medida a e catetos de medidas b e c.
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
ACsobre 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.
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:
, 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:
, 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)
Logo, pelo caso ângulo ângulo, os triângulos á bê agá e cê á agá são semelhantes. Portanto:
, 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)
Logo, pelo caso ângulo ângulo, os triângulos á bê cê e agá á cê são semelhantes. Portanto:
, 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.
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 = am e c elevado a 2 = an
Adicionando membro a membro essas duas igualdades, temos:
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?
28 Aplicando as relações métricas dos triângulos retângulos, calcule o valor de x.
a)
b)
c)
29 Calcule as medidas h, n, m e b do triângulo retângulo a seguir.
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.
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
b) x 2 = ab
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
BCda circunferência da figura.
36
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.
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.
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.
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.
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.
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
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
Assim, o cálculo anterior fica:
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).
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 125,1A 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:
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.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.
▶ A medida da distância entre pontos com mesma abscissa, isto é, pontos de um segmento vertical, é dada pela diferença de ordenadas em módulo.
▶ 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.
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?
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.
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.
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.
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.
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 90 graus e
Segmento de reta AD.é a medida da altura relativa ao lado
BCSe 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?
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.
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:
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.
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?
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?
a) 5 métros
b) 7 métros
c) 12 métros
d) 25 métros
5 Sem utilizar o teorema de Pitágoras, calcule o valor de 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 2métros
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 2centímetros
b)
10 raiz quadrada de 3centímetros
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.
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.
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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