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DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 1 - ÂNGULO Ângulo é um conceito geométrico fundamental. É apreendido pela nossa intuição sem grande esforço, mas aqui, dado a sua importância intrínseca, faremos uma abordagem no sentido de apreendê-lo, defini-lo, o mais rigorosamente possível. Na geometria o ângulo surge determinando posições ou relações importantes entre os objetos geométricos ou neles próprios. Vamos em frente! No plano, sabemos que quaisquer dois pontos distintos determinam um segmento de reta e que este segmento está contido neste plano. Esta propriedade, do plano conter o segmento de reta determinado por estes dois pontos não é compartilhada com todos os outros subconjuntos do plano. Os subconjuntos do plano que compartilham com ele a propriedade acima são chamados de conjuntos convexos, ou regiões convexas, e os que não compartilham são chamados de conjuntos côncavos, ou regiões côncavas. A ilustração abaixo mostra alguns conjuntos, regiões, convexas e alguns conjuntos, regiões, côncavas. Considere no plano um ponto P qualquer e a partir dele duas semi-retas. Três possibilidades essenciais podem ocorrer: 1. Semi-retas na mesma direção e no mesmo sentido, como a figura abaixo mostra: . Conjuntos convexos Conjuntos côncavos DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 2 - 2. Semi-retas na mesma direção e sentido contrário, como indicado na figura abaixo: 3. Semi-retas em diferentes direções, como se mostra na figura abaixo: Observação: As figuras acima representam casos particulares das infinitas posições possíveis no plano. No plano, qualquer par de semi-retas coma a mesma origem determinam nele duas regiões, ou conjuntos, sendo uma convexa e a outra côncava. De fato: na primeira possibilidade, semi-retas na mesma direção e no mesmo sentido, a região convexa é determinada pelas semi-retas e a região côncava pelo seu complementar com relação ao plano. Veja figura a seguir. . . Região côncava . Região convexa DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 3 - Na segunda possibilidade, semi-retas na mesma direção e sentido contrário, a região convexa é determinada pelas semi-retas, neste caso uma reta, e a região côncava pelo seu complementar com relação ao plano. Observe a ilustração abaixo. Na terceira possibilidade, semi-retas em direções diferentes, a região convexa é determinada pela união do conjunto formado pelas semi-retas com o conjunto convexo delimitado por elas, e a região côncava pelo seu complementar com relação ao plano. Veja a figura abaixo Região côncava Região convexa . Região côncava Região convexa DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 4 - Neste ponto de nossa caminhada estamos em condições de darmos uma definição de ângulo. Definição – Dadas duas semi-retas com origem comum chama-se de ângulo ao complementar, com relação ao plano, da região côncava determinada por elas. O ângulo determinado por duas semi-retas com origem comum na mesma direção e no mesmo sentido é chamado de ângulo nulo e o ângulo determinado por duas semi-retas com origem comum na mesma direção e com sentidos opostos será chamado de ângulo raso ELEMENTOS DE UM ÂNGULO VÉRTICE – Dado um ângulo a origem comum das semi-retas que o definem é chamada de vértice do ângulo. LADO – As semi-retas que definem o ângulo serão chamadas de lados do ângulo. O vértice e os são os elementos de um ângulo. Ângulo nulo . . Ângulo raso DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 5 - TRANSPORTE DE ÂNGULOS Dado um ângulo como obter outro ângulo que possa em certo sentido “ser confundido” com o ângulo dado? As ações que respondem a esta pergunta é o que se chama em Desenho Geométrico de TRANSPORTE DE ÂNGULO. Dado um ângulo, como por exemplo, o ângulo que segue. Vamos transportá-lo. Determine um ponto O e uma semi-reta com origem nele. Com a ponta cega do compasso no vértice do ângulo e uma abertura conveniente, trace um arco interceptando os dois lados do ângulo nos pontos A e B. Em seguida, com a ponta cega no ponto O e a mesma abertura anterior determine um arco conveniente interceptando a semi-reta com origem em O no ponto A’. O V V A B O A’ DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 6 - Neste arco com abertura do compasso igual à distância entre os pontos A e B e ponta cega no ponto de interseção A’, obtenha o ponto B’. Trace a semi-reta de origem em O que passa pelo ponto B’ que acabamos de obter. O ângulo determinado por esta semi-reta e a anteriormente traçada é o ângulo desejado, o ângulo transportado! Nota. O procedimento acima tem sua justificativa no fato de que os triângulos B'OA'VAB DD e , obtidos nestas construções, serem congruentes. CONGRUÊNCIA DE ÂNGULOS Dois ângulos são ditos congruentes quando transportados de forma que possuam o vértice e um dos lados em comum, o outro lado de cada ângulo, desenhados no mesmo semiplano, venha também a coincidir. O A’ B’ O A’ B’ DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 7 - Nas condições descritas acima o ângulo transportado é, obviamente, congruente ao ângulo objeto do transporte. ADIÇÃO DE ÂNGULOS Dados dois ângulos é sempre possível transportar um deles de tal maneira que o ângulo transportado venha a ter seu vértice e um de seus lados coincidindo com o vértice e um dos lados do outro ângulo e, além disso, os lados não comuns estejam cada um em apenas um dos semiplanos determinados pela reta suporte do lado comum. Observe os exemplos que seguem. O que foi dito acima culmina com o desenho de ângulos especialmente juntos, contínuos. Os ângulos desenhados desta forma, dispostos deste modo, são chamados de adjacentes, ângulos adjacentes. A esta maneira especial de dispor o ângulo transportado chamaremos transporte adjacente. O transporte adjacente permite ainda que se determine um novo ângulo, a saber, o ângulo determinado pelas semi-retas que definem os lados não comuns dos ângulos no final do processo. Este novo ângulo será chamado de ângulo soma dos ângulos dados e ao procedimento dar-se o nome de adição de ângulos. Exemplo 1 Exemplo 2 DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 8 - ÂNGULOS SUPLEMENTARES Dois ângulos são ditos suplementares quando transportados de modo adjacentes sua soma for congruente a um ângulo raso. ÂNGULO RETO No plano, duas retas concorrentes determinam quatro ângulos como indicado, por exemplo, na figura abaixo. Há, porém, uma posição peculiar entre retas concorrentes na qual os quatro ângulos determinadospor elas são congruentes entre si. Quando as retas estão nessa posição elas são chamadas de perpendiculares, e cada um dos ângulos se chamará de ângulo reto. Observe a figura abaixo. O Retas perpendiculares Ângulos retos DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 9 - ÂNGULOS COMPLEMENTARES Dois ângulos são ditos complementares quando transportados de modo adjacentes sua soma for congruente a um ângulo reto. BISSETRIZ DE UM ÂNGULO A BISSETRIZ de um ângulo é uma semi-reta com origem no vértice do ângulo, situada em qualquer um dos semiplanos determinados por qualquer um dos lados do ângulo que contenha necessariamente o outro lado, e que determinam com cada um dos lados do ângulo ângulos congruentes. O nosso objetivo agora é traçar a bissetriz de um ângulo dado. Vamos proceder como indicado a seguir: Dado o ângulo como, por exemplo, o mostrado ma figura abaixo. Com o compasso, trace um arco de circunferência de centro no vértice do ângulo, o ponto O, e raio conveniente para determinar os pontos P e Q sobre os lados do ângulo, como indicado na figura que segue. O O Q P DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 10 - Em seguida, construa dois arcos de circunferência centrados respectivamente nos pontos P e Q, e raio d1, d1 maior que a distância entre os pontos P e Q, que se interceptam no ponto T, como mostra a figura a seguir. A solução é a semi-reta de origem no ponto O que passa pelo ponto P, como se vê abaixo. Justificativa: Os triângulos OQTOPT e DD são congruentes e, portanto, o ângulo determinado pelas semi-retas OP e OT é congruente ao ângulo determinado pelas semi-retas OQ e OT. Ver apêndice. TRAÇANDO PARARELAS Duas retas são ditas paralelas quando não há interseção entre elas. Um axioma da geometria elementar afirma que dois pontos distintos determinam uma única reta. É importante observar que se duas retas são paralelas então, a distância de pontos de uma reta a outra se mantém constante. Feita esta observação fica claro que se determinarmos O Q P T O Q P T BISSETRIZ DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 11 - dois pontos P e Q exteriores a uma dada reta r, ambos pertencentes ao mesmo semiplano, cujas distâncias a reta r sejam iguais eles determinaram uma reta s paralela à reta r dada. Os argumentos acima são os norteadores, para que possamos traçar paralelas a uma reta dada. O traçado de uma reta paralela a uma reta dada pode se dar de uma maneira livre, onde se traça arbitrariamente uma paralela a reta dada, onde nos referimos a ela por paralela livre, ou de uma maneira determinada onde se conhece um ponto P dessa paralela, onde nos reportamos a ela dizendo: paralela pelo ponto P. Vamos aos traçados. PARALELA LIVRE Dada uma reta r vamos traçar uma paralela livre a ela. Determine um ponto O sobre a reta r. Com uma abertura conveniente do compasso, do, e a ponta sega no ponto O trace uma circunferência, C0, obtendo os pontos P e Q, interseção desta circunferência com a reta r r . O r DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 12 - Em seguida, com abertura do compasso igual a d1, ( ) ( )0001 d2 ,2d2d ,0d ∪∈ , construa as circunferências 21 e CC centradas nos pontos P e Q respectivamente, e raio igual a d1, obtendo-se assim sobre C0 os pontos: P’, P”, Q’ e Q”. Observe agora que os triângulos '' e OQQOPP DD , por exemplo, são congruentes, e, portanto, a altura do triângulo 'OPPD com respeito ao lado OP é congruente coma a altura do triângulo 'OQQD com respeito ao lado OQ , que são lados correspondentes. É fácil concluir que a distância de cada um dos pontos P’, P”, Q’ e Q” a reta r é a mesma e, portanto, tomando dois deles que estejam no mesmo semiplano determinado pela reta r, determinará a reta paralela procurada. . O r P Q C0 P’ P” Q’ Q” C1 C2 . O r P Q C0 DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 13 - PARALELA PELO PONTO P Dados uma reta r e um ponto P fora dela, rÏP , Construa uma circunferência C0 centrada no ponto P e com raio d1, d1 maior que a distancia da reta r ao ponto P, obtendo os pontos O e Q interseção da circunferência C0 com a reta r. . O r P Q C0 P’ P” Q’ Q” C1 C2 s . P r DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 14 - Trace com centro no ponto O e raio igual a d1 uma circunferência C1, e sobre esta com a ponta sega no ponto P e abertura do compasso igual à distância entre os pontos O e Q obtenha o ponto R no mesmo semiplano que contém o ponto P. . P O Q r C0 C0 . P O Q r R C1 DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 15 - A reta s determinada pelos pontos P e R é a reta procurada. Observe que os triângulos isósceles PORQPO DD e são congruentes. Logo a altura de cada triângulo com respeito ao lado não congruente de cada triângulo coincide. Observe que o ponto S, eqüidistante dos pontos P e R, estão à mesma distância da reta r que o ponto P e como a reta determinada por P e R é a mesma determinada por P e S conclui-se que a reta s é paralela à reta r. s . P O Q r R DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 16 - TRAÇANDO PERPENDICULARES Nosso objetivo agora é traçarmos uma reta s perpendicular a uma dada reta r. Para tanto vamos fundamentar o traçado no seguinte argumento: Considere a reta determinada pelos pontos distintos A e B, a reta AB . Se os pontos P e Q forem eqüidistantes dos pontos A e B, então qualquer que seja o ponto X pertencente à reta PQ têm-se que X será eqüidistante dos pontos A e B. O argumento acima permite concluir que o ponto ABPQ=M ∩ , ponto médio do segmento de reta AB , é eqüidistante dos pontos A e B, e também, que os ângulos adjacentes PMA e PMB, por exemplo, são congruentes. Como duas retas concorrentes são ditas perpendiculares quando dois quaisquer dos ângulos adjacentes determinados por elas forem congruentes, concluímos que PQ e AB são então perpendiculares. Há duas situações essenciais: a perpendicular a ser traçada ou é arbitrária ou é conhecido, a priori, um ponto P por onde a traçaremos. I – A perpendicular a ser traçada é arbitrária. Dada a reta r escolha arbitrariamente um ponto P por onde a reta perpendicular deve ser traçada. Se o ponto P escolhido não pertence à reta r como, por exemplo, se ver na figura abaixo r r . P DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque- 17 - procedemos como segue: Com a ponta cega do compasso no ponto P e uma abertura conveniente do mesmo, construa a circunferência C0, obtendo os pontos O e Q, interseção desta circunferência com a reta r. Em seguida, mantida a mesma abertura do compasso, construa as circunferências C1 e C2 com centros nos pontos O e Q respectivamente obtendo o ponto R, não pertencentes ao mesmo semiplano que o ponto P, interseção das circunferências C1 e C2. r . P O Q O Q r . P R . DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 18 - A reta s determinada pelos pontos P e R é a reta procurada. O ponto P escolhido pertence à reta dada. Trace uma circunferência com centro no ponto P e raio qualquer para obter os pontos O e Q sobre a reta r como interseção desta circunferência com a reta. O Q r . P R . s . P . P O Q DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 19 - Com raio d, maior que a distância entre os pontos O e P, trace uma circunferência com centro no ponto O e outra centrada no ponto Q. Estas circunferências interceptam-se nos pontos R e S. A reta solução é a reta s determinada pelos pontos R e S. . P O Q R S . P O Q R S s DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 20 - II – O ponto P por onde traçaremos a perpendicular é conhecido a priori. Há dois casos: a) O ponto escolhido não pertence à reta dada, rP Ï , como se ver na figura abaixo. Proceda, então, como segue: tome dois pontos Q e R sobre a reta r, como indicado na figura abaixo, por exemplo. Trace uma circunferência centrada no ponto Q e raio igual à distância do ponto Q ao ponto P e em seguida trace outra circunferência centrada no ponto R e raio igual à distância do ponto R ao ponto P. Estas circunferências têm como interseção os pontos P e S r P . r P . . Q R . r P . . Q R . S DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 21 - A reta procurada é a reta determinada pelos pontos P e S. b) O ponto P escolhido pertence à reta dada, como se ver abaixo, então, proceda como segue: escolha um ponto O qualquer fora da reta r Construa a circunferência centrada no ponto O e raio igual à distância do ponto O ao ponto P, para obter o ponto Q interseção da circunferência com a reta r. r P . . Q R . S r P . O . r P . O . r P . Q DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 22 - Trace um segmento de reta ligando os pontos Q a O, prolongando-o ate obter o ponto S sobre a circunferência. Areta s determinada pelos pontos P e S é a reta procurada. O processo acima se baseia, obviamente, no fato de que todo triângulo que tem dois de seu vértice nos extremos do diâmetro de uma circunferência e outro vértice sobre a circunferência é um triângulo retângulo. O . r P . Q . S O . r P . Q . S s DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 23 - TRAÇANDO POLÍGONOS POLIGONAL – É uma linha, não retilínea, formada por mais de dois segmentos de reta ligados por cada uma de suas extremidades a no máximo um dos outros segmentos. Na figura abaixo se expõem uns exemplos de cada tipo de poligonal. POLÍGONO – É qualquer “região finita” do plano determinada por uma poligonal fechada simples. Segue abaixo alguns exemplos de polígonos. ELEMENTOS DE UM POLÍGONO LADOS – Em um polígono cada segmento de reta que compõe a poligonal que o determina é chamado de lado (lado do polígono). Poligonal aberta simples Poligonal aberta não simples Poligonal fechada simples Poligonal fechada não simples DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 24 - VÉRTICE – Em qualquer polígono o extremo comum a dois lados consecutivos é chamado de vértices (vértices do polígono). ÂNGULOS – É chamado de ângulo do polígono cada ângulo formado por dois de seus lados consecutivos. POLÍGONO COMVEXO E POLÍGONO CÔNCAVO POLÍGONO CONVEXO – É todo polígono que for também um conjunto convexo do plano. POLÍGONO CÔNCAVO – É todo polígono que não for convexo. Os ângulos de um polígono convexo são chamados de ângulos internos. Para esses polígonos definem-se também seus ângulos externos como sendo o ângulo formado por cada um de seus lados e o prolongamento do lado que lhe é consecutivo. Vértices Lados Lado Vértice Ângulos POLÍGONO CÔNCAVO DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 25 - As figuras acima mostram um polígono côncavo e outro convexo para os quais se indicam alguns de seus elementos. POLÍGONO REGULAR – Um polígono convexo é chamado de regular quando todos os seus lados forem congruentes entre si e também forem congruentes todos os seus ângulos. Um polígono não regular é chamado de irregular (polígono irregular). Aqui nos ocuparemos apenas com o traçado de alguns polígonos convexos, os mais elementares da geometria plana, a partir do conhecimento de algum de seus elementos. Iniciaremos pelo mais simples deles, o trilátero (triângulo, como a tradição consagrou). TRILÁTERO – (TRIÂNGULO) – É todo polígono que possui apenas três lados. Observe que para construirmos um triângulo a partir de três segmentos de reta dados é necessário que o comprimento de qualquer um deles seja estritamente menor que a soma dos comprimentos dos outros dois. Ângulo externo Ângulos internos Lados Vértices POLÍGONO CONVEXO DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 26 - TRIÂNGULO EQÜILÁTERO - Chama-se triângulo eqüilátero a todo triângulo cujos lados sejam congruentes entre se. Construindo um triângulo eqüilátero dado um de seus lados. Dado um segmento l, designe seus extremos por A e B respectivamente, como por exemplo, se representa abaixo. Com centro em cada um dos extremos do segmento l e abertura do compasso igual ao comprimento deste segmento, trace dois arcos de circunferência para obter os pontos C e C’, interseção destes dos arcos, como ilustrado na figura a seguir. A solução é, por exemplo,o triângulo cujos vértices estão nos pontos A, B e C. Veja a figura abaixo. l A B C C’ l A B DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 27 - Construir um triângulo eqüilátero conhecendo-se o segmento de reta h cujo comprimento coincide com a altura do triângulo. Inicialmente construa uma semi-reta de origem O como mostra a figura abaixo. Com centro no ponto O e rio r conveniente, construa uma circunferência para determinando o ponto B sobre a semi-reta, como mostra a figura que segue. C l C’ h O DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 28 - Agora com centro no ponto B e raio igual a r, desenhe um arco de circunferência interceptando a circunferência anterior no ponto C como indicado na figura. Agora construa a semi-reta com origem no ponto O e que passa pelo ponto C. Observe que o triângulo OBCD é eqüilátero. O C B O B DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 29 - Construa, com origem no ponto O, uma semi-reta perpendicular à semi-reta OB , O C B B O C DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 30 - e nela determine o ponto P, cuja distância ao ponto O é igual ao comprimento do segmento de reta h. Em seguida, com origem no ponto P, construa uma semi-reta paralela à semi-reta determinada pelos pontos O e B, determinando o ponto Q interseção desta semi-reta com a semi-reta determinada pelos pontos O e C. Como mostra a figura abaixo. O C B P O C B Q P DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 31 - Com centro no ponto O e raio igual à medida do comprimento do segmento de reta OQ , determine sobre a semi-reta OB o ponto S. A solução é o triângulo de vértices nos pontos O, Q e S como ilustrado na figura abaixo. B Q O C S P S O C B Q P DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 32 - Convença-se de que o triângulo obtido acima é de fato a solução. TRIÂNGULO ISÓSCELES – É todo triângulo no qual dois de seus lados são congruentes entre se. Construção de triângulos isósceles conhecidos dois segmentos de reta l1 e l2 congruentes a dois de seus lados. Dados os segmentos de reta l1 e l2, escolha aquele de menor comprimento para iniciar o processo. No caso é o segmento l2. Construa com cento em cada um dos extremos do segmento l2, pontos O e P, uma circunferência de raio igual ao comprimento do segmento l1. l1 l2 l2 l2 O P DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 33 - Obtêm-se assim os pontos Q e R, interseção destas circunferências e a solução é qualquer um dos triângulos OPQD ou OPRD . Traçar um triângulo isósceles, conhecidos o segmento de reta congruente a um de seus lados e também um de seus ângulos. Sejam então dados o segmento e o ângulo como, por exemplo, indicados na figura que segue. Teremos duas opções: 1ª - O segmento l determina o comprimento dos lados congruentes do triângulo. 2ª - O segmento l determina o comprimento do lado não congruente aos outros dois lados do triângulo. No primeiro caso proceda como segue. l2 O P Q R l DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 34 - Transporte o ângulo dado de forma que tenha o seu vértice coincidindo com um dos extremos do segmento e, além disso, tenha este segmento sobre um de seus lados. Como indicado, por exemplo, na figura abaixo. Agora, com a abertura do compasso igual ao comprimento de segmento l, e centro no vértice do ângulo determine um arco de circunferência para obter o ponto Q interseção do arco com o prolongamento do outro lado do ângulo. Veja a figura. Q P O DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 35 - A solução é o triângulo cujos vértices são os pontos O, P e Q indicado na figura abaixo. No segundo caso o processo é o seguinte. Transporte o ângulo dado de tal forma que cada extremo O e P do segmento l seja vértice do ângulo transportado e que o segmento l seja também lado comum aos ângulos transportados. Veja a figura abaixo. Prolongando-se cada um dos lados dos ângulos transportados obtêm-se o ponto Q. Q P O O P l DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 36 - Solução é o triângulo de vértices nos pontos. O, P e Q. Veja figura abaixo. TRIÂNGULO RETÂNGULO – É todo triângulo no qual um de seus ângulos é reto. Em um triângulo retângulo o maior de seus lados chama-se hipotenusa e os outros dois são chamados de catetos, os quais são sempre lados do ângulo reto. Traçar um triângulo retângulo, conhecidos seus catetos 21 l e l . Sejam 21 l e l com se mostra na figura abaixo, por exemplo. O P l Q O P l Q 2 1 l l DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 37 - Construa duas semi-retas com origem no mesmo ponto O e perpendiculares entre se, como indicado na figura que segue. Com centro no ponto O e abertura do compasso igual a 1l trace duas circunferências concêntricas uma de raio igual ao comprimento do segmento 1l e a outra com raio igual ao comprimento do segmento 2l , como se mostra na figura abaixo. Obtêm-se então, os pontos P e Q sobre um das semi-retas e os pontos R e S sobre a outra com se vê na figura que segue. O O DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 38 - Há duas soluções: os triângulos e OQROPS DD . Veja por exemplo o triângulo OPSD na figura abaixo. O P Q R S O P Q R S DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeirode Albuquerque - 39 - Traçar um triângulo retângulo dado um de seus catetos, l , e um ângulo que tem neste cateto um de seus lados. Seja então, o cateto e o ângulo como ilustra a figura a seguir. Proceda como segue. Trace por um dos extremos do segmento l, o ponto O, por exemplo, uma semi-reta perpendicular a este segmento, e transporte o ângulo dado de modo que seu vértice esteja sobre o outro extremo do segmento, o ponto P, e tenha o seu lado neste segmento. Como se vê na figura a seguir. Observação: Tome cuidado para que a semi-reta e o ângulo estejam no mesmo semiplano. Prolongue o lado do ângulo para obter o ponto Q interseção deste prolongamento com a perpendicular ao segmento l. Veja a figura que segue. l l O P DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 40 - A solução é o triângulo de vértices nos pontos O, P e Q como exibido na figura abaixo. TRIÂNGULO ESCALENO – É todo triângulo para o qual não há dois lados congruentes ente se. Dados três segmentos de reta 321 l e l,l , onde o comprimento de um deles é diferente do comprimento de cada um dos outros dois, trace um triângulo. P l O P Q l O Q l1 l2 l3 DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 41 - Procedimento. Escolha um dos segmentos, por exemplo, l2, para iniciar o processo. Trace outro segmento de reta congruente a ele, indicando seus extremos por A e B como ilustrado na figura abaixo. Em seguida construa duas circunferências, uma com centro no ponto A e raio igual ao comprimento de segmento l1 e a outra com centro no ponto B e raio igual ao comprimento de segmento l3. Observe a figura que segue. l2 A B l2 A B l3 l1 DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 42 - Obtemos assim os pontos C e C’como interseção destas circunferências. A solução é qualquer um dos triângulos 'ABCABC ou DD , como se mostra na figura abaixo. Dados os segmentos l e h e um ângulo, traçar um triângulo escaleno que tenha um lado congruente ao segmento l, altura congruente ao segmento h e tenha o ângulo dado como um de seus ângulos. Na figura abaixo se dar um exemplo. l h l2 A B l3 l1 C C’ DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 43 - Trace um segmento de reta congruente ao segmento l e determine seus extremos pelos pontos A e B. Em seguida transporte o ângulo de forma que o ponto A seja o seu vértice, como se mostra na figura abaixo. Por um ponto qualquer do segmento de reta l, digamos A, construa uma perpendicular a este segmento e com o auxilio do compasso marque sobre ela o ponto P cuja distância ao ponto A coincide com comprimento do segmento h. Veja a figura abaixo. Trace pelo ponto P uma paralela ao segmento de reta l, como se vê abaixo. r A B l A B P l A B P l DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 44 - Prolongue o lado do ângulo que não corresponde ao segmento l ate que este intercepte a paralela traçada anteriormente no ponto C. Como se mostra a seguir. A solução e o triângulo ABCD como se mostra abaixo. A B P l C P A B l C DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 45 - CONSTRUÇÕES DE QUADRILÁTEROS Quadrilátero é todo polígono que possui quatro lados. Nosso interesse está no traçado de quadrados, retângulos, paralelogramos, losango e trapézios. QUADRADO – Quadrilátero com os ângulos internos retos e os lados congruentes entre si. Construção de um quadrado, conhecido um segmento l congruente a seu lado. Veja a figura. Identifique os extremos do segmento l chamando-os de A e B respectivamente. Por um deles, digamos A, trace uma semi-reta perpendicular ao segmento l. Sobre esta semi-reta determine o ponto C cuja distância ao ponto ao ponto A seja Igual ao comprimento do segmento l Em seguida, trace dois arcos de circunferência de raio igual ao comprimento do segmento l e centradas nos pontos C e B respectivamente, para determinar, como interseção desses arcos, o ponto D. Veja a figura abaixo. l A B C DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 46 - A solução é o quadrado de vértices nos pontos A, B, C e D ilustrado na figura abaixo. Construir um quadrado, dado um segmento d congruente a sua diagonal. Designe os extremos do segmento d pelas letras A e B e determine a mediatriz deste segmento, como indicado na figura que segue. A B C D A B C D d DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 47 - Construa uma circunferência com centro no ponto O e raio igual à distância do ponto O ao ponto B, determinando sobre a mediatriz do segmento d os pontos C e D como se mostra na figura abaixo. d A B O d A B O C D DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 48 - A solução é o quadrado de vértices nos pontos A, C, B e D como vemos na figura abaixo. RETÂNGULO – Quadrilátero com todos os ângulos internos retos. Construção de um retângulo conhecendo o segmento d congruente a sua diagonal e o segmento l congruente a um de seus lados. Veja a figura abaixo. Construa um segmento com extremos nos pontos A e B e congruente ao segmento d. d A B O C D l d A B DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 49 - Determine o ponto médio, M, do segmento traçado e com centro neste ponto e raio igual à distância dele a qualquer um de seus extremos trace uma circunferência. Veja figura abaixo. Agora, com centro em cada um dos extremos A e B e raio igual ao comprimento do segmento l, trace circunferências para obter os pontos C, D, E e F interseção destas circunferências com a circunferência anteriormente traçada como se mostra na figura abaixo. M A B DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.docIvan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 50 - A solução é, por exemplo, o paralelogramo de vértices nos pontos A, C, B, e F como está indicado na figura abaixo E F D C A B E F D C A B DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 51 - Construir um retângulo, conhecendo sua diagonal d e o ângulo que esta forma com um dos lados. Figura abaixo. Trace uma semi-reta com origem em um ponto O qualquer e em seguida transporte o ângulo de forma que este tenha vértice no ponto O e um dos lados sobre esta semi-reta, como indicado na figura que segue. Observe que ao se transportar o ângulo seus lados foram prolongados convenientemente, como se ver acima. Com a abertura do compasso igual ao comprimento do segmento d , diagonal do retângulo, determine sobre qualquer um dos lados do ângulo transportado o ponto P cuja distância ao ponto O seja igual ao comprimento do segmento d, como, por exemplo, se indica na figura abaixo. d O DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 52 - Pelo ponto P trace duas retas perpendiculares: uma ao lado do ângulo que não contém o ponto P, designada por m, e a outra a desta, designada por s. Agora, pelo ponto O trace uma paralela a s, designada por y. O P Q O P m s R DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 53 - Obtendo-se assim os pontos: Q, interseção de m com o lado do ângulo e R, interseção de s, com y. Veja a figura acima. A solução é o retângulo de vértices nos pontos O, Q, P e R, ilustrado na figura abaixo. Construção de um retângulo conhecido sua diagonal d e um dos ângulos formados por elas. Como se ver abaixo Construa um segmento de reta com comprimento igual ao comprimento do segmento d designando seus extremos pelas letras A e B e, determine seu ponto médio, M, como se mostra na figura abaixo. d O P m s R Q DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 54 - Transporte o ângulo de forma que este tenha seu vértice no ponto M e um dos lados sobre o segmento AB , como ilustrado na figura abaixo. Construa uma circunferência centrada no ponto M e com raio igual à metade do comprimento do segmento AB , determinando os pontos C e D como interseção desta circunferência com o prolongamento do lado do ângulo que não coincide com o segmento AB . Veja figura abaixo. d M A B M A B DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 55 - A solução é o retângulo de vértices nos pontos A, D, B, e C ilustrado na figura abaixo PARALELOGRAMO – Quadrilátero com os lados não consecutivos paralelos. Construção de um paralelogramo conhecidos os segmentos 21 l e l congruentes a seus lados e o segmento 2l h congruente a altura relativa a um dos lados, por exemplo, l2. Veja a figura que segue. 2 1 l l h M A B C D M A B C D DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 56 - Trace um segmento de reta congruente ao segmento 2l , designando seus extremos pelas letras A e B, AB , e tome-o como base. Por um ponto qualquer do segmento AB , por exemplo, o ponto A, trace uma perpendicular a ele, e nela determine o ponto P, cuja distância ao ponto A seja igual ao comprimento do segmento h, e por ele trace uma paralela ao segmento AB . Veja figura abaixo. Construa dos arcos de circunferência de raio igual ao comprimento do segmento l1 e centro nos pontos A e B respectivamente, obtendo os pontos C e D sobre a paralela já traçada como se mostra na figura abaixo. A solução é o paralelogramo de vértices nos pontos A, B, C e D, ilustrado na figura abaixo. P A B P A B C P A B D DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 57 - LOSANGO – Paralelogramo com os lados congruentes entre si com um ângulo interno não congruente ao ângulo reto. Construção de um losango, conhecido um segmento congruente a seu lado l e um de seus ângulos internos, como por exemplo, se mostra na figura abaixo. Construa um segmento de resta congruente ao segmento l designando seus extremos pelas letras A e B, AB , e transporte o ângulo de forma que seu vértice coincida com o ponto A e um de seus lados esteja sobre o segmento AB , como se ver na figura abaixo. Construa uma circunferência com centro no ponto A e raio igual ao comprimento do segmento l, determinando sobre o prolongamento do lado do ângulo o ponto C, conforme ilustrado na figura abaixo. l A B A B C DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 58 - Com centro nos pontos C e B e raio também igual ao comprimento do segmento l, trace arcos de circunferência para determina o ponto D como estar indicado na figura abaixo. A solução é o losango cujos vértices são os pontos A, B, D e C, ilustrado na figura abaixo. D A B C A B C D DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 59 - Construir um losango, conhecidos o segmento l congruente a seu lado e o segmento d congruente a sua diagonal menor. Veja figura abaixo. Construa o segmento de reta AB congruente ao segmento d . Agora trace duas circunferências de raio igual ao comprimento do segmento l, uma com centro no ponto A e a outra com centro no ponto B determinando-se os pontos C e D como suas interseções. d l A B A B C D DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 60 - A solução é o losango de vértices nos pontos A, B, C e D, indicado na figura abaixo TRAPÉZIO – Quadrilátero com apenas dois de seus lados paralelos. Construção de um trapézio isósceles, conhecendo-se os segmentos 21 b,b congruentes as suas bases e o segmento h congruente a sua altura, relativa a qualquer uma dessa bases. Construa um segmento de reta de extremos A e B, AB , e congruente ao segmento b2, por exemplo, e em seguida trace sua mediatriz, determine seuponto médio M. A B C D h b1 b2 DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 61 - Sobre a mediatriz determine o ponto P cuja distância ao ponto médio M seja igual ao comprimento do segmento h e por ele trace uma paralela ao segmento AB . Veja a figura abaixo. Determine o ponto médio M’ do segmento b1 A B M A B M P M’ DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 62 - Com a ponta sega do compasso no ponto P e a abertura do mesmo igual à metade do comprimento do segmento b1, localize sobre a paralela ao segmento AB já traçada pelo ponto P os pontos C e D. Veja a figura abaixo. A solução é o trapézio de vértices nos pontos A, B, C e D ilustrado na figura abaixo. A B M P C D A B M P C D DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 63 - Construir um trapézio escaleno conhecidos: um segmento h congruente a sua altura, e os segmentos l , 1b e 2b respectivamente congruentes a um de seus lados, sua base menor e sua base maior. Na figura abaixo são dados exemplos destes segmentos. Construa um segmento de reta congruente ao segmento b2 indicando seus extremos pelas letras A e B, AB . Por um ponto qualquer deste segmento AB , por exemplo, o ponto A, determine uma semi-reta perpendicular a ele. Sobre esta semi-reta determine o ponto P de forma que sua distância ao ponto A seja igual ao comprimento do segmento h conforme indicado na figura abaixo e por ele trace uma paralela ao segmento AB . h l b1 b2 A B DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 64 - Em seguida, com centro em qualquer um dos pontos A ou B, escolho B, e raio igual ao comprimento do segmento l determine sobre a paralela traçada o ponto C e a partir dele determine, ainda sobre a paralela, o ponto D cuja distancia ao ponto C é igual ao comprimento do segmento 1b . Veja a figura abaixo. A solução é o trapézio de vértices nos pontos A, B, C e D, ilustrado na figura abaixo. D P A B C P A B DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 65 - C P A B DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 66 - PENTÁGONO REGULAR Construir um pentágono regular conhecendo um segmento de reta congruente a seu lado. Dado um segmento de reta AB como, por exemplo, o segmento a seguir. Em primeiro lugar, vamos determinar seu ponto médio, M, conforme indicado na figura abaixo. Por um dos extremos do segmento AB , digamos B, trace uma perpendicular ao mesmo e sobre ela determine um ponto C cuja distância ao segmento AB seja igual à distância de B até M, como ilustrado na figura abaixo. A B A B M C A B M DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 67 - Considere o triângulo retângulo ABC e sobre sua hipotenusa determine o ponto D, interseção desta hipotenusa com a circunferência centrada no ponto C e raio e igual à distância entre os pontos C e B.Veja figura abaixo. Com a ponta seca do compasso no ponto A e sua abertura igual à distância do ponto A ao ponto D, determine o ponto E, como interseção da circunferência centrada no ponto B e raio igual comprimento do segmento AB , conforme a figura abaixo. Considere agora o triângulo de vértices nos pontos A, B e E – este triângulo é, por construção, um triângulo áureo como se explica no apêndice mais a frente. Prolongando-se o segmento BE até que este encontre a circunferência centrada no ponto A e raio igual ao comprimento do segmento AB determina-se sobre esta o ponto F. Conforme se mostra na figura abaixo. Fig.3 D C A B M E D C A B M DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 68 - Considere o segmento AF , conforme figura abaixo. Os triângulos AEFΔ e FABΔ são semelhantes e daí conclui-se a congruência dos ângulos ( )EAF∠ e ( )FAB∠ . Com centro no ponto B traçamos a circunferência de raio igual ao comprimento do segmento AE obtendo o ponto G como interseção desta circunferência com a circunferência centrada no ponto A e de raio igual ao comprimento do segmento AB . Veja a figura abaixo F E D C A B M F E D C A B M DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 69 - Prolongue o segmento de reta AG ate que este intercepte a circunferência centrada no ponto B e cujo raio é igual ao comprimento do segmento AB , chame este ponto de H e considere o segmento BH. Observe a figura abaixo. F E D C A B M G F E D C A B M G H DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 70 - Agora, construa as circunferências de raio igual ao comprimento do segmento AB centradas nos pontos F e H obtendo o ponto I, uma de suas interseções, como se ver na figura que segue. Ligando o ponto I aos pontos F e H, atingimos nosso objetivo pois os segmentos AB , BH, HI e IA , lados do polígono, são congruentes. É fácil ver que os ângulos ( )FAB∠ , ( )ABH∠ , ( )BHI∠ e ( )IFA∠ são congruentes. Portanto o polígono de cinco lados construído acima é eqüilátero e eqüiângulo, regular então. Olhe a figura que segue. F E D C A B M G H I DESENHANDO COM RÉGUA E COMPASSO ANTERIOR.doc Ivan Araújo Cordeiro de Albuquerque - 71 - H E A B C D G D I F M
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