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GEO_ESPACIAL-5: OCTAEDROS E PIRÂMIDES QUAISQUER Prof. MARCÃO 1 OCTAEDROS 1. (Pucrj 2010) Um octaedro é um poliedro regular cujas faces são oito triângulos equiláteros, conforme indicado na figura. Para um octaedro de aresta a: a) Qual é a sua área total? b) Qual é o seu volume? c) Qual é a distância entre duas faces opostas? 2. (ITA1996) A aresta de um cubo mede x cm . A razão entre o volume e a área total do poliedro cujos vértices são os centros das faces do cubo será: 3 3 3 a) x cm b) x cm c) x cm 9 18 6 3 3 d) x cm e) x cm 3 2 3. (ITA 2009) Os pontos A=(3;4) e B=(4;3) são vértices de um cubo em que AB é uma de suas arestas. A área lateral do octaedro cujos vértices são os pontos médios das faces do cubo é: 4. (FEIUC1964) Determinar o volume do octaedro cujos vértices são os pontos médios das faces do paralelepípedo reto-retângulo de dimensões , ,a b c . 5. Determine o volume do sólido que se obtém ligando os centros das faces de um octaedro regular. 6. Indique que tipo de região é a secção determinada no octaedro regular PABCDL, por um plano que contem os pontos médios das arestas PC, AD e LC. 7. Em um hexaedro regular ABCD-EFGH, tomam-se os centros O1 e O2 das faces DCGH e EFGH respectivamente, tal que a distância de O1 a BO2 é √33 . Calcule a área da superfície do poliedro conjugado inscrito no hexaedro. 8. Em um octaedro regular L-ABCD-S , tomam-se os pontos K e E em BL e SD respectivamente, tal que KE contem o centro O do octaedro, SE=2KB e a área da região triangular EOD é 3. Calcule o volume do octaedro. 9. Em um octaedro regular P-ABCD-Q, tomam-se os pontos médios M,N, T e H de AQ, DQ, CQ e QB respectivamente. Calcule a razão dos volumes entre o octaedro e a pirâmide P-MHTN. 10. (EESCUSP1955) Dado um tetraedro regular, estudar o poliedro P que tem como vértice os pontos médios das arestas do tetraedro. Se � é o lado do tetraedro, calcular a área total e o volume de P. 11. (Ime 2015) Seja um tetraedro regular ABCD de aresta a e um octaedro inscrito no tetraedro, com seus vértices posicionados nos pontos médios das arestas do tetraedro. Obtenha a área da seção do octaedro formada pelo plano horizontal paralelo à base do tetraedro BCD, distando desta base de um quarto da altura do tetraedro. a) 2 3 a 192 b) 2 3 a 96 c) 2 3 3 a 32 d) 2 3 3 a 64 e) 2 9 3 a 64 12. (IME 1983) Uma pirâmide de vértice V e base ABCD constitui a metade de um octaedro regular de aresta a . a) Determine em função de a , os raios das esferas mediais( esferas que passam pelos pontos médios das arestas do poliedro) , circunscrita e inscrita. b) Marcam-se sobre VA e VB os segmentos VA’=VB’=x ; marcam-se sobre VC e VD os segmentos VC’=VD’ =y .Supõe-se que x e y variam sob a condição de x+y=a. Determine x e y , em função de a , de forma que a área do quadrilátero A’B’C’D’ seja igual a 2a 4 . 13. (UNICAMP2003) Considere um cubo cuja aresta mede 10 cm. O sólido cujos vértices são os centros das faces do cubo é um octaedro regular, cujas faces são triângulos eqüiláteros congruentes. a) Calcule o comprimento da aresta desse octaedro regular b) Calcule o volume de mesmo octaedro. 14. (IME 2008) Um plano corta um cubo com aresta de comprimento 1 passando pelo ponto médio de três arestas concorrentes no vértice A e formando uma pirâmide, conforme a figura a seguir. Este processo é repetido para todos os vértices. As pirâmides obtidas são agrupadas formando um octaedro cuja área da superfície externa é igual a: a) 2 3 b) 3 c) 1 d) 2 e) 2 2 15. (IME 2007) O volume do octaedro cujos vértices são os pontos médios das arestas de um tetraedro regular do volume V é: a) V 2 b) V 4 c) V 8 d) 2 V 2 e) 3 V 2 2 16. Seja PABCDQ um octaedro regular cuja aresta mede 6√2 . Se o plano determinado pelos pontos médios de ������ , � ����� � � ���� intercepta a ������ em T, calcule quanto dista T do plano do quadrilátero ABCD. 17. Em um octaedro regular ABCDEF de centro O se traçam � ���� � ������� perpendiculares a ������ � ������ respectivamente. Se �� � �, calcule a distancia entre as retas OM e BQ. PIRAMIDES QUAISQUER 18. Em uma pirâmide regular temos que o produto do número total de vértices e arestas é 84. Se as arestas da base e laterais medem respectivamente 6 e 6√2 respectivamente, calcule o volume da pirâmide. 19. (Ita 2014) Uma pirâmide de altura e volume tem como base um polígono convexo de lados. A partir de um dos vértices do polígono traçam-se diagonais que o decompõem em triângulos cujas áreas constituem uma progressão aritmética na qual e Então é igual a a) 22. b) 24. c) 26. d) 28. e) 32. 20. (FEIUC-55) A base de uma pirâmide de vértice V é um hexágono regular ABCDEF, sendo AB=6cm. A aresta lateral VA é perpendicular ao plano da base e igual ao segmento AD . a) Provar que quatro faces laterais são triângulos retângulos e achar suas áreas. b) Determinar o volume da pirâmide. 21. (Insper 2014) Uma empresa fabrica porta-joias com a forma de prisma hexagonal regular, com uma tampa no formato de pirâmide regular, como mostrado na figura. As faces laterais do porta-joias são quadrados de lado medindo 6 cm e a altura da tampa também vale 6 cm. A parte externa das faces laterais do porta-joias e de sua tampa são revestidas com um adesivo especial, sendo necessário determinar a área total revestida para calcular o custo de fabricação do produto. A área da parte revestida, em cm2, é igual a a) 72(3 3).+ b) 36(6 5).+ c) 108(2 5).+ d) 27(8 7).+ e) 54(4 7).+ 22. (Epcar (Afa) 2012) Um sólido maciço foi obtido quando a base de uma pirâmide hexagonal regular de altura 6 cm foi colada à base de uma pirâmide reta de base retangular e altura 3 cm, de forma que 4 dos 6 vértices da base da primeira coincidam com os vértices da base da segunda, conforme figura. Desprezando-se o volume da cola, se a aresta da base da pirâmide hexagonal mede 5 cm, então, o volume do sólido obtido, em 3cm , é igual a a) 15 3 b) 20 3 c) 25 3 d) 30 3 23. (IME1980) Dada uma pirâmide hexagonal regular de vértice V e base ABCDEF, de lado da base igual a b e altura igual a 3b 2 , traça-se o plano perpendicular à aresta VB no ponto M, tal que este plano contenha os vértices A e C. Determine, para a pirâmide de vértice M e base ABC, assim formada: a) o comprimento da aresta AM; b) o volume 24. (Ita 2011) Uma esfera está inscrita em uma pirâmide regular hexagonal cuja altura mede 12 cm e a aresta da base mede 10 3cm. 3 . Então o raio da esfera, em cm, é igual a a) 10 3. 3 b) 13 . 3 c) 15 . 4 d) 2 3. e) 10 . 3 25. (IFT MOSCOU) Uma pirâmide regular pentagonal SABCDE foi cortada por um plano que passa pelos vértices A e C da base e pelos pontos médios das arestas DS e ES . Achar a área da secção , se q é o tamanho do lado da base da pirâmide e b é o tamanho da aresta lateral. 26. (ITA 2009) A razão entre a área lateral e a área da base octogonal de uma pirâmide regular é igual a √5 . Exprima o volume dessa pirâmide em termos da medida a do ápotema da base. 27. (IFT MOSCOU) A base de uma pirâmide é um trapézio isósceles , cujos lados paralelos são iguais a a e b , ( )a b> e as diagonais ( da base) formam um angulo ϕ ( que é o angulo que enxerga os lados não paralelos).Achar o volume da pirâmide sabendo que sua altura , traçada desde o vértice, passa pelo ponto de intersecção das diagonais da base , e que os ângulos diédricos contíguos aos lados paralelos da base estão entre si na razão 2:1. 28. (ITA 2006) Uma pirâmide regular tem por base um hexágono cuja diagonal menor mede 3 3cm .As faces laterais desta pirâmide formam diedros de 60º com o plano da base. A área total da pirâmide, em cm², é: a) 81 3 / 2 b) 81 2 / 2 c) 81 / 2 d) 27 3 e) 27 2 h 1 cm= 3 V 50 cm= n n 3− n 2− iS , i 1, 2, ..., n 2,= − 2 3 3 S cm 2 = 2 6S 3 cm .= n 3 29. (IME 2004) Considere uma pirâmide regular de altura h , cuja base é um hexágono ABCDEF de lado a . Um plano perpendicular á base e contendo os pontos médios das arestas AB e BC divide a pirâmide em dois poliedros . Calcule a razão entre os volumes destes dois poliedros. 30. (IME 2000) As arestas laterais de uma pirâmide regular com n faces têm medida l. Determine: a) a expressão do raio do círculo circunscrito à base, em função de l, de modo que o produto do volume da pirâmide pela sua altura seja o máximo. b) a expressão desse produto máximo, em função de l e n. 31. (Ime 2012) Uma pirâmide regular possui como base um dodecágono de aresta a. As faces laterais fazem um ângulo de 15° com o plano da base. Determine o volume desta pirâmide em função de a. a) 3a 3 2 2 2 - 3 + b) 3a 3 2 2 2 3 − + c) 3 3 2a 2 3 + − d) 3 3 2a 2 3 − + e) 3 2 3a 3 2 − + 32. Mostre que o volume de um dodecaedro regular de aresta a é igual a ��� � ������√��� . 33. Mostre que o volume de um icosaedro regular de aresta a é igual a ��� � ��� √�� � ��� !3 " √5#� . 34. (ITA1988) As arestas laterais de uma pirâmide regular de 12 faces laterais têm comprimento � . O raio do círculo circunscrito ao polígono da base desta pirâmide mede 2 2 ⋅� . Então o volume desta pirâmide vale: a) 33 2 ⋅� b) 3 2 ⋅� c) 33 2 ⋅� d) 32 ⋅� e) 32 4 ⋅� GABARITO 1) �$ � � 2√3�� %$ & � √� � '$ ( � �√� 2) B 3) 2√3 4) & � �)*� 5) & � �√��� � 6) hexagonal 7) 66√3 8) & � 72√2 9) �� 10) & � √��� , � � � √ � ,� 11) C 12) �$ �√�� b) - � . � �� 13) a) 5√2 b) 125 √� 14) B 15) A 16) x=5 17) ( � �√���� 18) x=6 e & � 108√3 19) C 20) a) ∆&�� � ∆&�3 (� ,�(45 6,12, 6√5 ∆& � � ∆&�� (� ,�(45 6, 667, 12√2 b) & � 216√3 21) E 22) B 23) a) �� � �√ 7� % b) & � √ �� % 24) E 25) 8 � 9�� !2 " √5#64%� " 3;� 26) & � �� !√2 < 1#� 27) & � =��)$> �� . @A� B� 6�=� < 2%$ 28) A 29) 95 30) a) C � D � E√�� b) &. CF�G � HE IJKHLM �� 31) A 32) demonstração 33) demonstração 34) E