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Transformações geométricas Vectores Adição dum ponto com um vector Adição de dois vectores Multiplicação dum número real por um vector Isometrias Translação associada a um vector Rotação no plano Simetria central Simetria axial Classificação das isometrias no plano Homotetias Consequências da definição Propriedades das homotetias de razão r ( 0 Classificação das homotetias Semelhanças Classificação das semelhanças Figuras semelhantes Polígonos semelhantes Semelhança de triângulos Teorema de Thales Consequências da semelhança aplicada aos triângulos rectângulos � 1. Vectores Definição Dois segmentos dizem-se equipolentes se têm a mesma direcção, o mesmo sentido e o mesmo comprimento. Consideremos um segmento orientado [A,B] e o conjunto de todos os segmentos orientados equipolentes a ele. Este conjunto de segmentos com a mesma direcção, o mesmo sentido e o mesmo comprimento, define um vector (ou vector livre) de que cada um dos segmentos orientados é um representante. Notação Este vector representa-se por ou ainda por uma letra minúscula tendo por cima uma seta: . Definição Vector nulo, , é um vector de comprimento igual a zero. Observação: A direcção e o sentido do vector nulo são indeterminados. 1.1 Adição dum ponto com um vector Definição Dados, no plano um vector , chama-se soma de A com ao ponto B tal que e escreve-se . � 1.2 Adição de vectores Definição Soma dos vectores é o vector , que se obtém da seguinte forma: - a um ponto O, qualquer, soma-se e obtém-se um ponto M; - ao ponto M soma-se e obtém-se N. Então Exemplos 1) Como, num triângulo, qualquer lado é menor do que a soma dos outros dois, tem-se: 2) Quando, como neste caso, os vectores têm a mesma direcção e sentido, tem-se: 3) Neste caso tem-se 4) (Neste caso, os vectores são simétricos) Também se tem: . Definição Dois vectores dizem-se simétricos se têm a mesma direcção, sentidos opostos e o mesmo comprimento. (A sua soma é o vector nulo.) Conclusão Podemos concluir dos exemplos anteriores que, quaisquer que sejam os vectores u e v, tem-se sempre: . Propriedades da adição de vectores Para quaisquer vectores do plano , tem-se: i) Propriedade Comutativa ii) Propriedade Associativa iii) Existência de elemento neutro a + = + a = a é o elemento neutro da adição de vectores. iv) Existência de oposto O oposto de é o seu simétrico . 1.3 Multiplicação dum número real por um vector Definição Produto dum número real k por um vector é um vector que se representa por (ou k . ou k ( ) e: ( Se k ( 0 e ( , tem - o comprimento igual ao produto do valor absoluto de k pelo comprimento de ( | k | . | |) ; - a direcção do vector ; - o sentido de se k > 0, e o sentido contrário se k < 0. ( Se k = 0 ou = , então k . = . Exemplos Consideremos um vector , (qualquer) k ( Z 1) 3 2) -2 � k ( Q 3) 4) k ( { Números irracionais } 5) Propriedades Quaisquer que sejam os vectores e v e os números reais m e p, tem-se: i) m ( p ) = ( m p) ii) (m + p) = m + p iii) m ( + ) = m + m iv) 1 . = � Definição Dois vectores, e , não nulos, são colineares (têm a mesma direcção) se e só se existir um número real k tal que = k . Ao número k chama-se razão dos vectores u e v e escreve-se: . Nota O vector nulo é colinear com qualquer outro. No entanto, só tem sentido falar na razão entre e se . � 2. Isometrias ISO + METRIA – mesma medida Definição Uma isometria é uma transformação geométrica que transforma uma figura noutra geometricamente igual. Iremos estudar três tipos diferentes de isometrias no plano: as translacções, as rotações e as simetrias. 2.1 Translação associada a um vector Definição Translação definida por um vector u é uma aplicação , do conjunto P, dos pontos do plano, nele mesmo, que a cada ponto A faz corresponder a sua soma com . : P ( P A ( A’ = A + A’ chama-se o transformado ou imagem de A pela translacção . � Propriedades A translação associada ao vector nulo é a aplicação identidade. A imagem de uma recta é: a) uma recta estritamente paralela, se a direcção do vector associado é diferente da direcção da recta; b) a própria recta se o vector associado tem a direcção da recta. A imagem de uma semi-recta é uma semi-recta directamente paralela (isto é, com o mesmo sentido) � A imagem de um segmento orientado é um segmento orientado equipolente. A imagem dum ângulo é um ângulo de lados directamente paralelos (mesma amplitude e mesmo sentido). A composta de duas translações associadas, respectivamente, aos vectores é a translação definida pelo vector 7) A inversa da translacção definida pelo vector é a translação associada a : Nota Toda a translação é uma isometria : transforma uma figura noutra geometricamente igual. � 2.1.1. Aplicações das translações Ângulos de lados paralelos Ângulos de lados directamente paralelos são geometricamente iguais. directamente Como então Observação Duas semi-rectas dizem-se directamente paralelas se são paralelas e têm o mesmo sentido. Ângulos de lados inversamente paralelos são geometricamente iguais. , já que os ângulos (’ e ( são ângulos de lados directamente paralelos , já que ( e (’ são ângulos verticalmente opostos. Logo Ângulos definidos por duas rectas paralelas e uma secante Ângulos alternos internos: os ângulos (3,5) e (4,6) Ângulos alternos externos: os ângulos (1,7) e (2,8). Ângulos externos do mesmo lado da secante: Pares de ângulos (1,8) e (2,7) Ângulos internos do mesmo lado da secante: Pares de ângulos (3,6) e (4,5) Os ângulos alternos (internos ou externos) são geometricamente iguais. Os ângulos do mesmo lado da secante (internos ou externos) são suplementares. Soma dos ângulos internos de um triângulo Consideremos um triângulo [ABC] e seja ED a paralela a BC conduzida pelo ponto A. , já que são ângulos alternos internos. , já que são ângulos alternos internos. Então , isto é A soma das amplitudes dos ângulos internos de um triângulo é igual à de um ângulo raso. Ângulo externo de um triângulo Na figura BE // AC e . Como , já que são ângulos correspondentes e , já que são ângulos alternos internos, então . Um ângulo externo de um triângulo é igual à soma dos ângulos internos não adjacentes. � 2.2 Rotações do plano Definições Ângulo orientado Ângulo positivo é o ângulo gerado no sentido contrário ao movimento dos ponteiros do relógio, por uma semi-recta rodando em torno da origem. – lado origem – lado extremidade O ângulo representa-se por . Ângulo negativo é o ângulo gerado no sentido do movimento dos ponteiros do relógio, por uma semi-recta rodando em torno da origem. – lado origem – lado extremidade O ângulo representa-se por . Definição Rotação de centro O e amplitude ( é a aplicação que a cada ponto M do plano faz corresponder um ponto M’ tal que:e e escreve-se R (O, () (M) = M’. Propriedades 1) A rotação de amplitude 0º é a aplicação identidade. R (C, 0º) (A) = A. 2) A imagem do centro da rotação é o próprio centro. 3) A imagem de uma recta é outra recta. . 4) A imagem de uma semi-recta é outra semi-recta. . 5) A imagem de um segmento de recta é um segmento de recta geometricamente igual. 6) A imagem de um ângulo orientado é outro ângulo orientado equipolente (geometricamente igual e do mesmo sentido). e 7) A composta de duas rotações com o mesmo centro R (C, () ( R (C, () é uma rotação com o mesmo centro e amplitude igual à soma ( + (: R (C, () ( R (C, () = R (C, (+() 8) A rotação inversa da rotação de centro C e amplitude ( é a aplicação R (C, -(): [R (C, -() ( R (C, ()] (A) = A Nota Toda a rotação é uma isometria : transforma uma figura noutra geometricamente igual. 2.3 Simetria central Definição Simetria central ou simetria em relação a um ponto M, é a rotação de centro em M e amplitude 180º (SM). Terminologia M é o centro da simetria e os pontos B e B’ dizem-se simétricos relativamente a M. Observação Todo o ponto B se transforma em outro ponto B’ a igual distância de M e pertenceÀ semi-recta oposta a . � Figuras simétricas em relação a um ponto Definição Uma figura diz-se simétrica em relação a um ponto C quando coincide consigo própria na simetria que tem por centro C. C é o centro da simetria dessa figura. Exemplos Figuras simétricas em relação a C Não é uma figura simétrica em relação a C Propriedades As simetrias centrais têm todas as propriedades das rotações (são rotações) e consequentemente são isometrias. � 2.4 Simetria axial Definições Simetria em relação a uma recta r, Sr, é a aplicação do plano nele mesmo em que: i)a imagem de um ponto A não pertencente a r é um ponto A’ tal que r é perpendicular ao meio de [AA’]; ii) a imagem de um ponto de r é o próprio ponto. Os pontos A e A’ dizem-se simétricos relativamente a r: Sr (A) = A’ e Sr (A’) = A. A simetria em relação a uma recta r também se chama simetria axial de eixo r. Propriedades 1) Numa simetria axial de eixo r, Sr, os pontos de r são invariantes. Se P ( r então Sr (P) = P. � 2) A imagem duma recta é uma recta: Sr (m) = m’. Nota Basta determinar os simétricos de dois quaisquer pontos P e Q da recta: Sr (P) = P’, Sr (Q) = Q’ 3) A imagem duma semi-recta é uma semi-recta: . Nota Basta determinar os pontos simétricos de dois pontos da semi-recta: a sua origem A e um outro qualquer ponto B: Sr (A) = A’ e Sr (B) = B’. � 4) A imagem dum segmento de recta é um segmento de recta geometricamente igual. Nota Basta determinar os pontos simétricos dos extremos A e B do segmento de recta: Sr (A) = A’ e Sr (B) = B’ 5) A imagem dum ângulo orientado é outro ângulo orientado geometricamente igual e de sentido contrário: Nota Aqui temos de determinar os simétricos de três pontos do ângulo: o vértice B e dois quaisquer pontos A e C situados em lados distintos do ângulo: Sr (B) = B’, Sr (A) = A’ e Sr (C) = C’. � Nota A simetria axial é uma isometria, transforma uma figura noutra geometricamente igual mas inverte o sentido dos ângulos orientados. Figuras simétricas em relação a uma recta Definição Uma figura diz-se simétrica em relação a uma recta r se coincide com a sua imagem na simetria de eixo r (eixo de simetria da figura). Exemplos � � 2.5 Classificação das isometrias do plano Translações Positivas ou Rotações Deslocamentos Composições de rotações e translações Simetrias axiais Isometrias Negativas Composições duma simetria axial com deslocamentos � 3. Homotetias Definição Dados um ponto O e um número real r, chama-se homotetia de centro O e razão r, e escreve-se H (O,r), à aplicação do plano em si mesmo, que faz corresponder a cada ponto M um ponto M’ tal que: ( Se r > 0, a homotetia diz-se positiva. ( Se r < 0, a homotetia diz-se negativa. ( Se r = 0, a imagem de qualquer ponto é o centro da homotetia. Exemplos 1) 2) 3) 3.1 Consequências da definição 1) A imagem do centro da homotetia é o próprio centro. 2) Numa homotetia de centro A que transforma P em P’, os pontos A, P e P’ são pontos colineares. 3) Dados um ponto M, o seu transformado M’ e o centro da homotetia A, é possível determinar a razão da homotetia. 4) Dados um ponto e o seu transformado numa homotetia de razão dada, é possível determinar o centro da homotetia. 5) Uma homotetia de razão igual a 1 é a aplicação identidade. 6) Uma homotetia de razão igual a -1 é a simetria de centro A. � Figuras homotéticas Definição Duas figuras são homotéticas se existe uma homotetia que aplica uma na outra. Exemplos 1) H (O,2) Note que as figuras têm a mesma forma e diferem apenas no tamanho e na posição. 2) Dado o ( [ABC] e o segmento [DE] // [BC], construir o triângulo homotético ao dado. Resolução� 3.2 Propriedades das homotetias de razão r ( 0 1) A aplicação inversa da homotetia H(O, r) é a homotetia . 2) Imagem dum segmento orientado Numa homotetia, o transformado de um segmento orientado é um segmento orientado paralelo e do mesmo sentido se a razão for positiva e de sentido contrário se a razão for negativa. A razão entre o comprimento da imagem e o comprimento do segmento é igual ao valor absoluto da razão da homotetia. 3) Imagem duma recta ( Se o centro da homotetia não pertence à recta, a imagem é uma recta estritamente paralela. ( Se o centro pertence à recta, a imagem é a própria recta. 4) Imagem dum ângulo orientado Um ângulo orientado é transformado num ângulo orientado equipolente. Aplicação à resolução de problemas Conhecido o centro duma homotetia O, um ponto A e o seu homotético A’, determinar a imagem de qualquer outro ponto . Dados dois segmentos [AB] e [CD] com a mesma direcção (mas não pertencentes à mesma recta), definir uma homotetia que aplique um no outro. � 3.3. Classificação das homotetias Quanto ao sinal da razão: Positivas se r > 0 Negativas se r < 0 Quanto ao valor absoluto da razão: Ampliações se | r | > 1 Isometrias se | r | = 1 Reduções se | r | < 1 Exemplos 1) H (O,2) Positiva; ampliação H (O, ½ ) Positiva; redução 2) H (O,-1) Negativa (homotetia inversa) 3) Negativa; redução H (O, -3) Negativa; ampliação 3.4. Consequências métricas das homotetias Um feixe de rectas concorrentes determina em duas transversais segmentos correspondentes directamente proporcionais. � 4. Semelhanças Definições Chama-se semelhança a uma aplicação do plano em si mesmo, que transforma ângulos em ângulos geometricamente iguais e segmentos de recta em segmentos de recta de comprimentos directamente proporcionais. Razão de semelhança é o quociente entre o comprimento de um segmento de recta transformado e o comprimento do correspondente segmento original. (Evidentemente seráum número positivo) Aplicação inversa de uma semelhança A aplicação inversa de uma semelhança, S, de razão r é ainda uma transformação de semelhança, cuja razão é o inverso aritmético da de S, . Composição de semelhanças A composta de duas transformações de semelhança é ainda uma transformação de semelhança, cuja razão é valor absoluto do produto das razões das componentes. Tipos de semelhanças São semelhanças: ( As isometrias (translacções, rotações e simetrias) Razão de semelhança: 1 ( As homotetias Razão de semelhança: razão da homotetia ( As aplicações compostas de duas ou mais homotetias: Razão de semelhança: valor absoluto do produto das razões das homotetias ( As aplicações compostas de uma homotetia com uma isometria: Razão de semelhança: valor absoluto da razão da homotetia 4.1. Classificação de semelhanças Quanto ao valor da razão: Ampliações se r > 1 Isometrias se r = 1 Reduções se r < 1 Quanto à conservação ou não do sentido dos ângulos orientados: Positivas se conservam o sentido Negativas se invertem o sentido 4.2. Figuras semelhantes Definição Duas figuras A e B são semelhantes se existir, pelo menos, uma semelhança que transforme uma na outra Nota Duas figuras semelhantes têm, afinal, a mesma forma, podendo diferir na posição e no tamanho. � 4.2.1 Polígonos semelhantes Definição Dois polígonos P e P’ são semelhantes se têm de um para o outro: ( os ângulos iguais; ( lados correspondentes directamente proporcionais. Notação Escreve-se P ~ P’. Observações ( Os pares de lados proporcionais de polígonos semelhantes dizem-se homólogos. ( A razão dos perímetros de dois polígonos semelhantes é igual à razão de semelhança: . ( A razão das áreas de dois polígonos semelhantes é igual ao quadrado da razão de semelhança: . ( Como consequência da definição de semelhança de polígonos, pode afirmar-se que dois polígonos regulares com o mesmo número de lados são semelhantes. � 4.3. Semelhança de triângulos Para concluir que dois triângulos são semelhantes, é suficiente que se verifique uma das três condições seguintes (casos de semelhança de triângulos). Casos de semelhança de triângulos 1) (AAA) Dois triângulos são semelhantes se têm dois ângulos iguais. 2) (LAL) Dois triângulos são semelhantes se têm um ângulo igual e os comprimentos dos lados que os formam directamente proporcionais. 3) (LLL) Dois triângulos são semelhantes se têm os comprimentos dos três lados proporcionais. � 4.4. Teorema de Thales Consideremos várias rectas paralelas a, b, c e d, intersectadas pelas duas secantes r e s. Os segmentos [AB] e [MN], contidos nas rectas secantes e compreendidos entre duas paralelas dizem-se correspondentes. Também são correspondentes os segmentos [AC] e [MP]; [BC] e [NP]; [CD] e [PQ];... Teorema de Thales Um feixe de rectas paralelas determina em duas transversais segmentos correspondentes directamente proporcionais. � 4.5. Consequências da semelhança aplicada aos triângulos rectângulos Projecção ortogonal sobre uma recta Projecção ortogonal de um ponto P sobre uma recta r é o ponto P’, pé da perpendicular baixada de P sobre r. Projecção ortogonal de um segmento de recta sobre uma recta r é o segmento cujos extremos são as projecções ortogonais dos extremos do segmento sobre a recta. � A semelhança nos triângulos rectângulos 1) Em qualquer triângulo rectângulo, a altura relativa à hipotenusa divide-o em dois triângulos rectângulos semelhantes entre si e semelhantes ao triângulo dado. ( [ABH] ~ ( [BCH] ~ ( [ABC] 2) Teorema do cateto Num triângulo rectângulo, um cateto é meio proporcional entre a hipotenusa e a sua projecção sobre ela. 3) Teorema da altura Num triângulo rectângulo, a altura relativa à hipotenusa é meio proporcional entre os segmentos que ela determina. PROGRAMA DE FORMAÇÃO CONTÍNUA EM MATEMÁTICA PARA PROFESSORES DO 1º E 2º CICLOS A B � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� O M N � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� O O M N N � EMBED Equation.3 ��� M N � EMBED Equation.3 ��� O � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� N O � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� N ( O � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� A’ A � EMBED Equation.3 ��� A � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� r r’ � EMBED Equation.3 ��� r r’ � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� A’ B’ A B � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� B � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� A A’ B’ � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� A’ B’ C’ A B C � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� A A’ A’’ � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� A’ A � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� �PAGE � _1171225338.unknown _1173172400.unknown _1173172961.unknown _1173175869.unknown _1173990508.unknown _1174391591.unknown _1174681630.unknown _1174684641.unknown _1174684640.unknown _1174681379.unknown _1173992108.unknown _1173994199.unknown _1173991672.unknown _1173175994.unknown _1173176059.unknown _1173176179.unknown _1173176205.unknown _1173176160.unknown _1173176027.unknown _1173175924.unknown _1173175945.unknown _1173175891.unknown _1173173136.unknown _1173173222.unknown _1173173333.unknown _1173173334.unknown _1173173332.unknown _1173173149.unknown _1173173117.unknown _1173173131.unknown _1173173081.unknown _1173172783.unknown _1173172919.unknown _1173172932.unknown_1173172865.unknown _1173172674.unknown _1173172728.unknown _1173172411.unknown _1173172603.unknown _1171226522.unknown _1171805807.unknown _1173171863.unknown _1173171879.unknown _1173172128.unknown _1173171872.unknown _1173171823.unknown _1173171850.unknown _1171806385.unknown _1171226604.unknown _1171226664.unknown _1171226562.unknown _1171226056.unknown _1171226337.unknown _1171226490.unknown _1171226198.unknown _1171225969.unknown _1171225986.unknown _1171225339.unknown _1170401670.unknown _1170406555.unknown _1170426866.unknown _1170427297.unknown _1170427397.unknown _1171225337.unknown _1170427326.unknown _1170427213.unknown _1170427241.unknown _1170427176.unknown _1170406912.unknown _1170413147.unknown _1170426725.unknown _1170426764.unknown _1170426673.unknown _1170426692.unknown _1170426606.unknown _1170413478.unknown _1170407157.unknown _1170407653.unknown _1170408221.unknown _1170408341.unknown _1170413115.unknown _1170407743.unknown _1170406952.unknown _1170407136.unknown _1170406585.unknown _1170406667.unknown _1170406572.unknown _1170404481.unknown _1170405275.unknown _1170406090.unknown _1170406541.unknown _1170404901.unknown _1170403836.unknown _1170404432.unknown _1170404456.unknown _1170404373.unknown _1170404230.unknown _1170403627.unknown _1170403645.unknown _1170401733.unknown _1169844348.unknown _1169845497.unknown _1170148496.unknown _1170148622.unknown _1170148802.unknown _1170401643.unknown _1170148724.unknown _1170148585.unknown _1169845645.unknown _1169846179.unknown _1169845638.unknown _1169844387.unknown _1169845433.unknown _1169845441.unknown _1169845362.unknown _1169844361.unknown _1169843903.unknown _1169843994.unknown _1169844166.unknown _1169843906.unknown _1169843883.unknown _1169843894.unknown _1169843899.unknown _1169843891.unknown _1079519799.unknown _1079520736.unknown _1079526657.unknown _1079526891.unknown _1079524683.unknown _1079520662.unknown _1079468566.unknown
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