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Prof. José do Carmo Toledo O DESENHO GEOMÉTRICO COM RÉGUA E COMPASSO Nas construções geométricas, aqui propostas, utilizaremos somente régua e compasso. Esse era o método usado pelos geômetras gregos na Antigüidade. A régua é usada apenas para traçar retas e não para medir segmentos. O compasso é utilizado para traçar arcos e circunferências e para transportar segmentos. De antemão, é preciso deixar claro que toda construção através de instrumentos nos leva a resultados aproximados. Isso ocorre por vários motivos. Entre eles, podemos citar: 1. A representação de pontos é feita por pequenas bolinhas, apesar de o ponto geométrico não ter dimensão. 2. A representação de retas é feita por linhas grossas, apesar de a reta geométrica não ter espessura. 3. Os instrumentos, em geral, são imperfeitos. As imperfeições de uma construção podem ser minimizadas mantendo-se o lápis – ou lapiseira – sempre bem apontados e utilizando-se grafite de dureza média – F ou H. CONSTRUÇÕES BÁSICAS Seis construções são consideradas básicas para a resolução dos problemas de Desenho Geométrico. São elas: I. Traçar uma reta perpendicular a uma reta dada. II. Traçar a mediatriz de um segmento. III. Traçar uma reta paralela a uma reta dada. IV. Traçar o ângulo congruente a um ângulo dado. V. Construir a bissetriz de um ângulo. VI. Dividir um segmento em partes congruentes proporcionais. Já que existem vários procedimentos para cada uma dessas construções, vamos adotar o de fixação mais rápida. Reiteramos que todas essas construções serão realizadas apenas com régua e compasso. 2 Neste Módulo, vamos estabelecer a primeira dessas construções. 1 - Construção de reta perpendicular a uma reta dada, por um de seus pontos: DADOS: CONSTRUA: r s, tal que P r Solução. Siga os seguintes passos: CONCLUSÃO: a reta r é a reta procurada. 1. Com centro em P e raio qualquer, trace um arco de circunferência e obtenha A e B na reta s. 2. Com raio maior que d(A,P), trace arcos de circunferência com centros em A e B, respectivamente, e obtenha o ponto M na sua interseção. 3. Trace a reta MP e chame-a de r. 3 Justificativa: 2 - Construção de reta perpendicular a uma reta dada, por um ponto que não pertence à reta: DADOS: CONSTRUA: r s, tal que P r Solução. Siga os seguintes passos: P é o ponto médio de AB . O quadrilátero ADBM é um losango. Os segmentos AB e MD são as diagonais do losango ADBM . Como sabemos: MD é perpendicular a AB . MD e AB se cruzam em P. Assim, r é perpendicular a s e passa pelo ponto P. 1. Com centro em P e raio m maior que d(P, s), trace um arco de circunferência que intercepte a reta s em A e B. 4 CONCLUSÃO: a reta r é a reta procurada. Justificativa: 2. Com raio de medida m, trace dois arcos de circunferência com centros em A e B, respectivamente, e determine o ponto M, simétrico de P em relação a s. 3. Trace a reta MP e chame-a de r. O quadrilátero AMBP é um losango. Os segmentos AB e MP são as diagonais do losango AMBP. Como sabemos: AB é perpendicular a MP . Assim, r é perpendicular a s e passa pelo ponto P. 5 Exercícios 1. Construa pelo ponto P uma reta perpendicular à reta s da figura abaixo. 2. Construa pelo ponto P uma reta perpendicular à reta s da figura abaixo. 3. Construa pelo ponto A uma reta perpendicular à semi-reta AB da figura abaixo. 6 4. Desenhe a reta tangente à circunferência no ponto P. 5. Construa um triângulo isósceles ABC que tenha, como base, o segmento BC contido na reta r dada na figura abaixo. 6. Construa uma circunferência de 3 cm de raio e que tenha P como ponto de tangência. 7 7. Construa a altura AH do triângulo ABC abaixo. Em seguida, meça a base BC e a altura AH e calcule um valor aproximado, em cm2, da área desse triângulo. 8. Construa um triângulo retângulo ABC, sabendo que o cateto BC mede 3 cm e a hipotenusa AC mede 6 cm. 8 3 - Construção de mediatriz de um segmento de reta: DADOS: CONSTRUA: m, mediatriz de AB . Solução. Antes de qualquer procedimento, é necessário ter em mente que a mediatriz de um segmento é uma reta perpendicular ao segmento, passando pelo seu ponto médio. Lembrando que o losango é um quadrilátero cujas diagonais são perpendiculares entre si e se encontram nos seus respectivos pontos médios, devemos construir um losango tal que o segmento AB seja uma de suas diagonais. Nesse caso, a reta-suporte da outra diagonal do losango construído é a mediatriz desejada. Siga, então, os passos que estão indicados na próxima ilustração: CONCLUSÃO: a reta-suporte que contém MN é a mediatriz de AB. 9 OBSERVAÇÃO: É possível construir a mediatriz de um segmento de reta por outros dois processos, bastante úteis nos seguintes casos: Exercícios 1. Obtenha o ponto médio do segmento AB abaixo, sem usar uma régua graduada. 2. Dados os segmentos de medidas a e b, obtenha graficamente um segmento de medida 2 ba b : 10 3. Obtenha o ponto médio do segmento AB abaixo, sem usar uma régua graduada. 4. Sem usar uma régua graduada, divida o segmento AB, abaixo, em quatro partes iguais: 11 5. O baricentro de um triângulo é o ponto de encontro das medianas desse triângulo. Obtenha o baricentro do seguinte triângulo: 6. O circuncentro de um triângulo é o ponto de encontro das mediatrizes desse triângulo. Obtenha o circuncentro do seguinte triângulo: 12 7. Sabendo-se que AC = 6 cm e BD = 8 cm são as medidas das diagonais de um losango ABCD, construa-o. Exercícios COMPLEMENTARES 1. Construa um quadrado cuja diagonal mede 6 cm. 2. Inscreva um quadrado numa circunferência de 4 cm de raio. 3. Construa uma circunferência e divida-a em 4 partes iguais. 4. Considere os segmentos abaixo, de medidas a e b. Faça o que se pede: sem usar uma régua graduada, construa um segmento de medida igual a 4 ba b . 5. Inscreva o triângulo ABC abaixo numa circunferência. 13 4 - Construção de reta paralela a uma reta dada, por um ponto dado: DADOS: CONSTRUA: s //r , tal que P s. Solução. Siga os passos que estão indicados na ilustração a seguir.Justificativa: Vamos analisar a penúltima figura da construção anterior. Podemos afirmar que: ü o triângulo POQ é isósceles. Logo, b = 2 180 cc ; ü o triângulo POA é congruente ao triângulo QOB. Logo, a = d; s 14 ü como a + c + d = 180°, então a = 2 180 cc . Conclusão: a = b. Portanto, a reta-suporte do segmento PQ é paralela à reta r. 5 - Construção de reta paralela a uma reta dada, com uma distância dada: 15 Exercícios 1. Construa uma reta m, paralela à reta c dada, passando pelo ponto E dado: 2. Construa uma reta r, paralela à reta s dada, distante 3 cm de s: 3. Construa duas retas, p e q, paralelas à reta w dada, tais que a distância de cada uma delas a w seja igual a d dado: 16 4. Construa duas retas, t e u, tais que: t seja paralela à reta a, dada, passando por H; u seja paralela à reta d, dada, passando por S. 5. Construa um triângulo eqüilátero ABC, de 3 cm de lado, sabendo que o lado AB é paralelo à reta s dada: 17 6 - Construção de um ângulo congruente a um ângulo dado: Dado: o ângulo A . Construa: o ângulo D congruente a A . As etapas dessa construção são as seguintes: Justificativa: Os triângulos COB e FDE são congruentes (caso LLL). 18 7 - Construção de um ângulo cuja medida é igual à soma das medidas de dois ângulos dados: Os seguintes passos permitem obter essa construção. 19 8 - Construção de um ângulo cuja medida é igual à diferença entre as medidas de dois ângulos dados: Os seguintes passos permitem obter essa construção. 20 Exercícios 1. Na figura abaixo, são dados o ângulo AOB e a reta r. Transporte o ângulo AOB , de modo que o vértice O esteja em r. 2. Na figura abaixo, é dado um ângulo cuja medida, em graus, é . Construa um triângulo retângulo ABC, sabendo que o cateto AC mede 6 cm e o ângulo BCA mede . 21 3. Na figura abaixo, é dado um ângulo cuja medida, em graus, é . Construa um triângulo ABC, sabendo que o lado AB mede 4 cm, o lado BC mede 5 cm e o ângulo CBA mede . 4. Na figura abaixo, são dados dois ângulos cujas medidas, em graus, são e , respectivamente. Construa um triângulo ABC, sabendo que o lado AB mede 5 cm, o ângulo CAB mede e o ângulo CBA mede . 22 5. Na figura abaixo, é dado um ângulo cuja medida, em graus, é . Construa um triângulo isósceles ABC cuja base BC mede 6 cm e cujo ângulo da base mede . 6. Dois triângulos são semelhantes se os ângulos de um são respectivamente congruentes aos ângulos do outro. Construa um triângulo DEF, semelhante ao triângulo ABC dado abaixo, sabendo que DE = 2 3 . AB. 23 7. Na figura abaixo, são dados dois ângulos cujas medidas, em graus, são iguais a e a , respectivamente. Faça o que se pede: (a) Construa um ângulo cuja medida, em graus, é igual a + . (b) Construa um ângulo cuja medida, em graus, é igual a – . (c) Construa um ângulo cuja medida, em graus, é igual a 2 . 24 8. Obtenha, graficamente, o complemento do ângulo dado abaixo. 9. Na figura abaixo, é dado um ângulo cuja medida, em graus, igual a . Construa um triângulo ABC cuja base, BC, mede 5 cm, cuja altura, AH, mede 4 cm e cujo ângulo ABC tem medida igual a . 25 9 - Construção de bissetriz de um ângulo ou divisão de um ângulo pelo número 2: Para efetuar essa construção, acompanhe as seguintes etapas: Justificativa: Observando os triângulos AOQ e BOQ, é possível afirmar que: m( AO) = m(BO ); o lado OQ é comum aos dois triângulos; m( AQ) = m(BQ ). Conclusão: pelo caso LLL, os triângulos AOQ e BOQ são congruentes. Portanto, ângulos que se correspondem nos dois triângulos são respectivamente congruentes. Isso garante, portanto, como se deseja, que m( AOQ) = m(BOQ). Dado: MON Construa: MOQ tal que m(MOQ) = 2 MON)m( ; ou seja, construa a bissetriz do ângulo MON . 26 Exercícios 1. Construa a bissetriz do ângulo POQ abaixo: Responda: Se, na construção que acabamos de fazer, tomarmos s = R, pode-se afirmar, ainda, que a semi-reta OQ é a bissetriz do ângulo MON ? 27 2. O incentro de um triângulo é o ponto de encontro das bissetrizes internas dos ângulos do triângulo. Determine o incentro I do triângulo LUA abaixo: 3. Ainda no exercício anterior, faça o seguinte: – trace a reta t, perpendicular ao lado LU do triângulo dado, que passa pelo incentro I; – chame de B o ponto de interseção da reta t com o lado LU ; – trace a circunferência de centro em I e raio IB . Responda: qual é a posição da circunferência traçada em relação ao triângulo LUA ? 28 4. Construa duas retas perpendiculares entre si. A seguir, construa um ângulo de 45°. 5. Faça o que se pede: (a) Construa um triângulo ABC, sabendo que o ângulo CAB mede 45°, que m( AB) = 4 cm e que m( AC) = 5 cm. (b) Responda: que designação recebe esse triângulo ABC ? 6. Construa um triângulo retângulo isósceles de 5 cm de hipotenusa. 29 7. Construa um ângulo de 22°30’. 8. Faça o que se pede: (a) Construa um triângulo retângulo com um ângulo agudo medindo 22°30’ e 10 cm de hipotenusa. (b) Calcule um valor aproximado de sen 22°30’ e cos 22°30’. 9. Depois de construir um triângulo eqüilátero qualquer, construa um ângulo de 30°. 30 10. Construa um ângulo de 120°. 11. Divida a circunferência de centro O abaixo em oito partes iguais. 12. Divida a circunferência de centro O abaixo em seis partes iguais. 31 13. Divida a circunferência de centro O abaixo em três partes iguais. 14. Construa um triângulo retângulo com um ângulo de 15° e um cateto medindo 10 cm. A seguir, calcule um valor aproximado de tg 15°.
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