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CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 1 www.pontodosconcursos.com.br Aula 4 – Matemática e Raciocínio Lógico – Senado Federal 1. Comentários .......................................................................................................................... 2 2. Ângulos .................................................................................................................................. 2 I. Ângulo reto, agudo, obtuso .............................................................................................. 2 II. Bissetriz de um ângulo ...................................................................................................... 3 III. Ângulos complementares, suplementares e replementares ........................................ 4 IV. Ângulos opostos pelo vértice ........................................................................................ 4 3. Paralelismo ............................................................................................................................ 7 I. Lei Angular de Tales .......................................................................................................... 9 4. Polígonos ............................................................................................................................. 11 I. Polígono Regular ............................................................................................................. 12 II. Número de diagonais de um polígono de n lados .......................................................... 13 III. Soma dos ângulos internos de um polígono convexo ................................................. 17 5. Classificação dos Triângulos ................................................................................................ 24 I. Síntese de Clairaut ........................................................................................................... 26 6. Teorema de Tales ................................................................................................................ 29 7. Teorema de Pitágoras e suas aplicações ............................................................................. 33 I. Diagonal do quadrado ..................................................................................................... 33 II. Altura do triângulo equilátero ......................................................................................... 34 8. Semelhança de Triângulos .................................................................................................. 43 9. Quadriláteros ...................................................................................................................... 48 I. Trapézios ......................................................................................................................... 49 II. Paralelogramo ................................................................................................................. 50 III. Losango ....................................................................................................................... 51 IV. Retângulo .................................................................................................................... 51 V. Quadrado ........................................................................................................................ 52 10. Circunferência e Círculo ...................................................................................................... 58 I. Corda, diâmetro e tangentes .......................................................................................... 72 II. Relações entre cordas e secantes ................................................................................... 80 11. Triângulos, circunferências e áreas ..................................................................................... 82 12. Questões FGV ...................................................................................................................... 86 13. Relação das questões comentadas ..................................................................................... 90 14. Gabaritos ........................................................................................................................... 104 CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 2 www.pontodosconcursos.com.br 1. Comentários Olá pessoal! Vamos iniciar a aula 4 do nosso curso de Raciocínio Lógico e Matemática para o Senado Federal. Apesar de este assunto aparecer explicitamente no edital (geometria), não encontrei muitas questões de concursos da FGV, exceto em provas de concursos para Professor de Matemática. Por se tratar de um concurso com Matemática como matéria específica, deixei para comentar tais questões no final da aula como um “extra”. Mesmo assim, não resolverei algumas questões desta prova por estarem envolvidos assuntos avançados de Geometria como Teorema de Menelaus, Teorema de Pappus, tópicos de Geometria Espacial (troncos de cone), dentre outros. Sem mais delongas, vamos começar. 2. Ângulos Ângulo é a reunião de duas semi-retas de mesma origem. Essas semi-retas são os lados do ângulo e a origem comum das semi-retas é o vértice do ângulo. O vértice do ângulo é o ponto O. Os lados do ângulo são as semi-retas AO e OB. I. Ângulo reto, agudo, obtuso Os ângulos são medidos em graus ou em radianos. Nesta aula trabalharemos apenas com graus. Na próxima aula (trigonometria) trabalharemos com os ângulos medidos em radianos. Quando as semi-retas que formam o ângulo são opostas, dizemos que o ângulo é raso e sua medida é, por definição, 180º (180 graus). Pois bem, a partir da figura anterior, vamos traçar uma semi-reta que divida A B O O 180º CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 3 www.pontodosconcursos.com.br exatamente o ângulo ao meio. Teremos dois ângulos de 90º que são chamados de ângulos retos. Ângulo agudo é um ângulo menor que um ângulo reto. Ângulo obtuso é um ângulo maior que um ângulo reto e menor que um ângulo raso. Podemos dizer que o ângulo de 1 grau (1º) é um ângulo reto dividido em 90 partes iguais. O ângulo reto tem 90 graus (90º). Existem ainda submúltiplos do grau. Dizemos que um grau (1º) é igual a um ângulo de 60 minutos (60’). 1° ൌ 60Ԣ Podemos ainda dizer que o ângulo de um minuto (1’) é igual a um ângulo de 60 segundos (60’’). 1ᇱ ൌ 60ԢԢ II. Bissetriz de um ângulo Considere um ângulo de vértice O. Uma semi-reta interna ao ângulo e que o divide em dois ângulos congruentes. Quando este símbolo aparecer em alguma figura, estará indicado que se trata de um ângulo reto. O Ângulo agudo Ângulo obtuso O CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 4 www.pontodosconcursos.com.br III. Ângulos complementares, suplementares e replementares Dois ângulos são complementares se e somente se a soma de suas medidas é 90º. Um deles é o complemento do outro. Se um dos ângulos mede ݔ, diremos que a medida do outro é ܿ݉ሺݔሻ ൌ 90° െ ݔ. Por exemplo, o complemento de 30º é ܿ݉ሺ30°ሻ ൌ 90° െ 30° ൌ 60°. Dois ângulos são suplementares se e somente se a soma de suas medidas é 180º. Um deles é o suplemento do outro. Se um dos ângulos mede ݔ, diremos que a medida do outro é ݏݑሺݔሻ ൌ 180° െ ݔ. Por exemplo, o suplemento de 30º é ݏݑሺ30°ሻ ൌ 180° െ 30° ൌ 150°. Dois ângulos são replementares se e somente se a soma de suas medidasé 360º. Um deles é o replemento do outro. Se um dos ângulos mede ݔ, diremos que a medida do outro é ݎ݁ሺݔሻ ൌ 360° െ ݔ. Por exemplo, o replemento de 30º é ݎ݁ሺ30°ሻ ൌ 360° െ 30° ൌ 330°. IV. Ângulos opostos pelo vértice Dois ângulos são opostos pelo vértice quando os lados de um são as semi-retas opostas dos lados do outro. Dois ângulos opostos pelo vértice são congruentes (têm a mesma medida). ߙ ߙ Ângulos opostos pelo vértice CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 5 www.pontodosconcursos.com.br 01. (Prefeitura Municipal de São José – FEPESE/2007) Se dois ângulos são suplementares e a medida do maior é 35º inferior ao quádruplo do menor, assinale a alternativa que indica a medida do menor desses dois ângulos: a) 25º b) 36º c) 43º d) 65º e) 137º Resolução Dois ângulos são suplementares se a soma de suas medidas é 180º. Em tempo, dois ângulos são complementares se a soma de suas medidas é 90º e dois ângulos são replementares se a soma de suas medidas é 360º. Se um ângulo mede xº, o seu suplemento é denotado por sup ሺݔሻ, o seu complemento é denotado por ܿ݉ሺݔሻ e o seu replemento é denotado por ݎ݁ሺݔሻ. Assim, tem-se as seguintes relações: supሺݔሻ ൌ 180 െ ݔ compሺݔሻ ൌ 90 െ ݔ repሺݔሻ ൌ 360 െ ݔ Voltemos ao enunciado: Dois ângulos são suplementares. Digamos que o maior meça x graus. Assim, o menor medirá (180 – x) graus. A medida do maior é 35º inferior ao quádruplo do menor. ݔ ൌ 4 · ሺ180 െ ݔሻ െ 35 ݔ ൌ 720 െ 4ݔ െ 35 5ݔ ൌ 685 ݔ ൌ 137 Atenção!!! A resposta não é a letra E!!! O problema pede o menor dos ângulos. Como os ângulos são suplementares, o menor ângulo será 180 െ 137 ൌ 43. Letra C CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 6 www.pontodosconcursos.com.br 02. (Agente de Trânsito – Pref. de Mairinque 2006/CETRO) Na figura abaixo, as duas aberturas angulares apresentadas são suplementares. Qual o valor da medida do ângulo X? (A) 100º 45’ (B) 106º 37’ (C) 98º 99’ (D) 360º (E) 111º 11’ Resolução Vimos na questão passada que dois ângulos são suplementares se a soma de suas medidas é 180º. Se um ângulo mede xº, o seu suplemento é denotado por sup ሺݔሻ e supሺݔሻ ൌ 180 െ ݔ supሺ7283′ሻ ൌ 180 െ 7283′ Lembremos que 1º é o mesmo que 60’ (60 minutos). Assim, 180º = 179º60’ e 72º83’=73º23’ supሺ7283′ሻ ൌ 17960′ െ 7323′ supሺ7283′ሻ ൌ 10637′ Letra B EP 1. Qual é o ângulo que excede o seu complemento em 58º? Resolução Vamos considerar que o ângulo mede ݔ graus. Desta forma, seu complemento é igual a 90° െ ݔ. Podemos reescrever o enunciado assim: Â݊݃ݑ݈ ݉݁݊ݏ ݏ݁ݑ ݈ܿ݉݁݉݁݊ݐ é ݅݃ݑ݈ܽ ܽ 58° ݔ െ ሺ90° െ ݔሻ ൌ 58° ݔ െ 90° ݔ ൌ 58° 2ݔ ൌ 148° CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 7 www.pontodosconcursos.com.br ݔ ൌ 74° O ângulo procurado é 74º. EP 2. Determine dois ângulos suplementares, sabendo que um deles é o triplo do outro. Resolução Se um dos ângulos mede ݔ graus, então o outro medirá 180° െ ݔ. ݔ ൌ 3 · ሺ180° െ ݔሻ ݔ ൌ 540° െ 3ݔ 4ݔ ൌ 540° ݔ ൌ 135° O outro ângulo é 180° െ 135° ൌ 45°. Resposta: Os ângulos são 135º e 45º. 3. Paralelismo Duas retas são paralelas se são coincidentes (iguais) ou se são coplanares (pertencem ao mesmo plano) e não possuem pontos comuns. Para os nossos objetivos, vamos trabalhar apenas com retas paralelas distintas. As retas r e s são paralelas e indicamos assim: ݎ צ ݏ. Vamos agora considerar duas retas paralelas distintas r e s, e uma reta t concorrente com r e s. Desta forma, 8 ângulos importantes ficam determinados. r s 8 7 6 5 4 3 2 1 r s t CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 8 www.pontodosconcursos.com.br Vamos considerar dois grupos de ângulos: Grupo I ՜ 1, 3, 5, 7. Grupo II ՜ 2, 4, 6, 8. Todos os ângulos do grupo I são congruentes entre si. Todos os ângulos do grupo II são congruentes entre si. Escolhendo-se um ângulo qualquer do grupo I e um ângulo qualquer do grupo II, certamente eles serão suplementares (a soma é igual a 180º). Se a reta t for perpendicular às retas r e s, então os oito ângulos serão congruentes. Resumindo: Vamos considerar que a reta t é concorrente obliqua. Então dos oito ângulos determinados, 4 são agudos e 4 são obtusos. Escolhendo-se 2 ângulos dentre os agudos, então eles são congruentes (têm a mesma medida). Escolhendo-se 2 ângulos dentre os obtusos, então eles são congruentes (têm a mesma medida). Escolhendo-se 1 ângulo agudo e 1 ângulo obtuso, então eles são suplementares (a soma é igual a 180º). 03. (Prefeitura de Ituporanga 2009/FEPESE) Na figura abaixo, as retas r e s são paralelas. Se o ângulo a mede 44°30’ e o ângulo q mede 55°30’, então a medida do ângulo b é: a) 100°. b) 55°30’. c) 60°. d) 44°30”. e) 80°. Resolução CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 9 www.pontodosconcursos.com.br Tracemos uma reta paralela às retas “r” e “s” pelo ponto de interseção dos segmentos inclinados. O ângulo que fica acima da reta vermelha é igual a ߙ e o ângulo que fica abaixo da reta vermelha é igual a ߠ. Isso é verdade pois quando temos duas retas paralelas cortadas por uma transversal, os ângulos agudos são congruentes. Assim, ߚ ൌ ߙ ߠ ߚ ൌ 4430′ 5530′ ൌ 9960′ ൌ 100 Letra A I. Lei Angular de Tales A soma dos ângulos internos de qualquer triângulo é igual a 180º. 04. (CGU 2003-2004/ESAF) Os ângulos de um triângulo encontram-se na razão 2:3:4. O ângulo maior do triângulo, portanto, é igual a: a) 40° b) 70° c) 75° d) 80° e) 90° Resolução Se os ângulos do triângulo encontram-se na razão 2:3:4, podemos chamá-los de 2x, 3x e 4x. Lembremos da Lei Angular de Tales: a soma dos ângulos de um triângulo qualquer é sempre 180º. Assim, 2ݔ 3ݔ 4ݔ ൌ 180 9ݔ ൌ 180 CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 10 www.pontodosconcursos.com.br ݔ ൌ 20 O maior ângulo é 4ݔ ൌ 4 · 20 ൌ 80 Letra D 05. (Assistente de Chancelaria – MRE 2002/ESAF) Num triângulo ABC, o ângulo interno de vértice A mede 60º. O maior ângulo formado pelas bissetrizes dos ângulos internos de vértices B e C mede: a) 45º b) 60º c) 90º d) 120º e) 150º Resolução A Lei Angular de Tales garante que ܣ ܤ ܥ ൌ 180°. Como ܣ ൌ 60°, então: 60° ܤ ܥ ൌ 180° ܤ ܥ ൌ 120° Vamos traçar as bissetrizes dos ângulos B e C. Lembre-se que uma bissetriz é uma semi-reta interna ao ângulo que o divide em duas partes de mesma medida. A bissetriz do ângulo B o divide em dois ângulos de medida B/2. A bissetriz do ângulo C o divide em dois ângulos de medida C/2. Vamos aplicar novamente a Lei Angular de Tales: ܺ ܤ 2 ܥ 2 ൌ 180° ܺ ܤ ܥ 2 ൌ 180° Como ܤ ܥ ൌ 120°: ܺ 120° 2 ൌ 180° ܺ 60° ൌ 180° X C/2 B/2 60º CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 11 www.pontodosconcursos.com.br ܺ ൌ 120° Letra D 4. Polígonos De acordo com o número ݊ de lados, os polígonos recebem nomes especiais. Número de Lados Nome do polígono 3 Triângulo ou Trilátero 4 Quadrilátero 5 Pentágono 6 Hexágono 7 Heptágono 8 Octógono 9 Eneágono 10 Decágono 11 Undecágono 12 Dodecágono 15 Pentadecágono 20 Icoságono O perímetrode um polígono é a soma dos seus lados. Temos o costume de indicar o perímetro de um polígono por 2 e o seu semiperímetro (metade do perímetro) por . 06. (Prefeitura Municipal de Cruzeiro 2006/CETRO) Calcule o perímetro de um terreno retangular de medida 94 m e 36 m. (A) 320 m (B) 280 m (C) 260 m (D) 270 m (E) 300 m Resolução Temos o costume de denotar o perímetro (soma das medidas de todos os lados de um polígono) por 2p. Assim, 2 ൌ 94 94 36 36 ൌ 260݉. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 12 www.pontodosconcursos.com.br Letra C 07. (Agente de Trânsito – Pref. de Mairinque 2006/CETRO) Um pedreiro construiu um muro ao redor de um terreno retangular que tinha um perímetro de 96 metros. O comprimento desse terreno equivale ao triplo de sua largura. As dimensões desse terreno valem (A) 12 m por 36 m. (B) 25 m por 50 m. (C) 1 km por 12 km. (D) 15 m por 32 m. (E) 18 m por 36 m. Resolução Denotando a largura por x, o comprimento será 3x. O perímetro é igual a 96m. Assim, ݔ ݔ 3ݔ 3ݔ ൌ 96 8ݔ ൌ 96 ݔ ൌ 12݉ Assim, a largura é 12m e o comprimento 3 x 12 = 36m. Letra A I. Polígono Regular Um polígono que possui todos os lados congruentes (com mesma medida) é dito equilátero. Um polígono que possui todos os ângulos congruentes (com mesma medida) é dito equiângulo. Polígono equilátero Polígono equiângulo CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 13 www.po s.com.br Um polígono convexo é regular se e somente se é equilátero e equiângulo. É muito importante observar o seguinte fato: O único polígono que se é equilátero, então é equiângulo e se é equiângulo, então é equilátero é o triângulo. Como a soma dos ângulos internos de um triângulo é 180º, podemos concluir que cada ângulo interno de um triângulo equilátero mede: 180° 3 ൌ 60° II. Número de diagonais de um polígono de n lados Diagonal de um polígono é um segmento cujas extremidades são vértices não consecutivos do polígono. 60º 60º 60º CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 14 www.pontodosconcursos.com.br Um pentágono e suas 5 diagonais. Vamos deduzir a fórmula que fornece o número de diagonais de um polígono de duas maneiras: i) Argumento combinatório Um polígono de ݊ lados possui ݊ vértices. Para determinar uma diagonal devemos escolher dois dos ݊ vértices. Observe que uma diagonal AB é igual a uma diagonal BA. Portanto, não é relevante a ordem dos vértices. A priori, o número de diagonais seria igual a ܥଶ. Destas ܥଶ há alguns segmentos que são “pseudo-diagonais”. São os lados do polígono. Devemos das ܥଶ “pseudo-diagonais” retirar os ݊ lados. Portanto, o número de diagonais é igual a: ܦ ൌ ܥଶ െ ݊ ܦ ൌ ݊ · ሺ݊ െ 1ሻ 2 · 1 െ ݊ ܦ ൌ ݊ଶ െ ݊ 2 െ ݊ ൌ ݊ଶ െ ݊ െ 2݊ 2 ൌ ݊ଶ െ 3݊ 2 ܦ ൌ ݊ · ሺ݊ െ 3ሻ 2 ii) Argumento geométrico Considere um polígono com ݊ lados. De cada vértice partem ݊ െ 3 diagonais. Subtraímos o número 3, porque não podemos “mandar” uma diagonal para o próprio vértice e nem para os vértices que estão “ao lado”. Vamos ver, por exemplo, um heptágono (polígono de 7 lados). Observe que cada vértice “manda” 4 diagonais (7 – 3). CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 15 www.pontodosconcursos.com.br Pois bem, então de cada vértice partem ݊ െ 3 diagonais. Isso é importantíssimo e já foi perguntado em prova!! Como são ݊ vértices, “então”o total de diagonais seria igual a ݊ · ሺ݊ െ 3ሻ. Porém, nesta conta cada diagonal é contada duas vezes, pois tem extremidades em 2 vértices. Portanto, o número de diagonais é igual a: ܦ ൌ ݊ · ሺ݊ െ 3ሻ 2 08. (Prefeitura Municipal de Eldorado do Sul 2008/CONESUL) Assinale a alternativa que corresponde ao número de diagonais de um icoságono. a) 340 b) 190. c) 170. d) 380. e) 95. Resolução Vamos lembrar os nomes dos polígonos em função do número de lados. Número de Lados Nome do polígono 3 Triângulo ou Trilátero 4 Quadrilátero 5 Pentágono 6 Hexágono 7 Heptágono 8 Octógono 9 Eneágono 10 Decágono 11 Undecágono 12 Dodecágono 15 Pentadecágono 20 Icoságono Portanto, o icoságono é um polígono com 20 lados. O número de diagonais de um polígono com n lados é igual a ܦ ൌ ݊ · ሺ݊ െ 3ሻ 2 CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 16 www.pontodosconcursos.com.br Assim, o número de diagonais do icoságono é igual a ܦ ൌ 20 · ሺ20 െ 3ሻ 2 ൌ 170 ݀݅ܽ݃݊ܽ݅ݏ. Letra C 09. (AFT 2006/ESAF) Em um polígono de n lados, o número de diagonais determinadas a partir de um de seus vértices é igual ao número de diagonais de um hexágono. Desse modo, n é igual a: a) 11 b) 12 c) 10 d) 15 e) 18 Resolução Mostramos anteriormente a fórmula que fornece o número de diagonais de um polígono convexo. ܦ ൌ ݊ · ሺ݊ െ 3ሻ 2 De cada vértice partem (n – 3) diagonais. Isso porque não podemos traçar diagonais para o próprio vértice nem para os vértices adjacentes. Um hexágono possui ܦ ൌ 6 · ሺ6 െ 3ሻ 2 ൌ 9 ݀݅ܽ݃݊ܽ݅ݏ. Assim, se o polígono possui n lados, de cada vértice partem n – 3 diagonais. Dessa forma, ݊ െ 3 ൌ 9 ݊ ൌ 12 Letra B 10. (Agente Administrativo Municipal- Prefeitura Municipal de Pinheiral 2006/CETRO) Um joalheiro recebe uma encomenda para uma jóia poligonal. O comprador exige que o número de lados seja igual ao número de diagonais. Sendo assim, o joalheiro deve produzir uma jóia (A) triangular. (B) quadrangular. (C) pentagonal. (D) hexagonal. (E) decagonal. Resolução CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 17 www.pontodosconcursos.com.br O número de diagonais é igual ao número de lados. ܦ ൌ ݊ ݊ · ሺ݊ െ 3ሻ 2 ൌ ݊ ݊ · ሺ݊ െ 3ሻ ൌ 2݊ Como n > 0, podemos “cortar n em ambos os membros”. ݊ െ 3 ൌ 2 ݊ ൌ 5 Trata-se, portanto, de um pentágono. O pentágono possui 5 diagonais. Letra C III. Soma dos ângulos internos de um polígono convexo A soma dos ângulos internos de um polígono convexo com ݊ lados é ܵ ൌ 180° · ሺ݊ െ 2ሻ Quem sabe que a soma dos ângulos internos de um triângulo é de 180° pode facilmente entender a fórmula acima. Ou seja, saber o valor da soma dos ângulos internos de um triângulo permite calcular a soma dos ângulos de qualquer outro polígono convexo. Como exemplo, considere o polígono de cinco lados disposto abaixo (pentágono). CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 18 www.pontodosconcursos.com.br Vamos tomar o vértice de cima como referência. A partir deste vértice, quantas diagonais podemos traçar? Diagonal é qualquer segmento de reta que une dois vértices de um polígono. Embora eu tenha dito “qualquer”, este “qualquer” tem exceção. Cada lado do polígono liga dois vértices. Só que os lados não são diagonais. Então uma diagonal seria qualquer segmento de reta que liga dois vértices não adjacentes de um polígono. Para exemplificarmos, vamos tomar como referência o vértice de cima (destacado em vermelho na figura abaixo). Queremos construir diagonais a partir deste vértice. As diagonais devem ligar este vértice aos demais. Não podemos ter diagonais ligando este vértice aos dois vizinhos, pois aí teríamoslados. Não podemos ter diagonal ligando este vértice a ele próprio. Assim, dos 5 vértices do pentágono, este vértice em destaque só pode formar diagonal quando ligado a dois dos demais vértices. Ou seja, só é possível construirmos 2 diagonais a partir dele. Abaixo detalhamos as duas diagonais: CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 19 www.pontodosconcursos.com.br Você pode guardar isso como regra. A partir de um vértice, sempre conseguiremos traçar 3−n diagonais (onde n é o número de vértices do polígono). Por que precisamos subtrair 3? Porque não podemos formar diagonais com os dois vértices vizinhos, nem com o próprio vértice em análise. → Número de diagonais que partem de um dado vértice do polígono de n lados: 3−n Muito bem, traçadas as duas diagonais, nós conseguimos dividir o pentágono em 3 triângulos. Ora, se a soma dos ângulos internos do triângulo é 180 e com 3 triângulos nós formamos um pentágono, então a soma dos ângulos internos de um pentágono fica: º540º1803 =× E nós podemos fazer isto para qualquer figura. Para um polígono de n lados ficaria assim. Partindo de um dos vértices nós conseguimos traçar 3−n diagonais. Com isso, dividimos a figura em 2−n triângulos. Logo, a soma dos ângulos internos de um polígono de n lados é dada por: º180)2( ×−n → Soma dos ângulos internos de um polígono de n lados º180)2( ×−n Observe que quando um polígono é regular, todos os seus ângulos têm a mesma medida. Portanto, a medida de cada ângulo interno de um polígono convexo de ݊ lados é igual a: ܣ ൌ 180° · ሺ݊ െ 2ሻ ݊ Vamos determinar a soma dos ângulos internos de alguns polígonos para exercitar. ݊ ൌ 3 ՜ ݐݎ݅â݊݃ݑ݈ CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 20 www.pontodosconcursos.com.br ܵଷ ൌ 180° · ሺ3 െ 2ሻ ൌ 180° · 1 ൌ 180° Que já sabíamos através da Lei Angular de Tales ݊ ൌ 4 ՜ ݍݑܽ݀ݎ݈݅áݐ݁ݎ ܵସ ൌ 180° · ሺ4 െ 2ሻ ൌ 180° · 2 ൌ 360° ݊ ൌ 5 ՜ ݁݊ݐá݃݊ ܵହ ൌ 180° · ሺ5 െ 2ሻ ൌ 180° · 3 ൌ 540° 11. (SUSEP 2010/ESAF) A soma S1 dos ângulos internos de um polígono convexo de n lados, com n ≥ 3, é dada por Si=(n-2).1800. O número de lados de três polígonos convexos, P1 , P2 , e P3, são representados, respectivamente, por (x-3), x e (x+3). Sabendo-se que a soma de todos os ângulos internos dos três polígonos é igual a 32400, então o número de lados do polígono P2 e o total de diagonais do polígono P3 são, respectivamente, iguais a: a) 5 e 5 b) 5 e 44 c) 11 e 44 d) 5 e 11 e) 11 e 5 Resolução O enunciado foi muito generoso já fornecendo a fórmula da soma dos ângulos internos de um polígono. O primeiro polígono tem (x – 3) lados. Assim, na fórmula devemos substituir o “n” por “x – 3” obtendo ሺݔ െ 3 െ 2ሻ · 180. O segundo polígono tem “x” lados, e, portanto, devemos substituir o “n” por “x” obtendo ሺݔ െ 2ሻ · 180. Por fim, o terceiro polígono tem (x+3) lados e a soma dos seus ângulos internos será ሺݔ 3 െ 2ሻ · 180. Já que a soma de todos os ângulos internos é 3240º, temos a seguinte equação: ሺݔ െ 3 െ 2ሻ · 180 ሺݔ െ 2ሻ · 180 ሺݔ 3 െ 2ሻ · 180 ൌ 3.240 ሺݔ െ 5ሻ · 180 ሺݔ െ 2ሻ · 180 ሺݔ 1ሻ · 180 ൌ 3.240 180 · ݔ െ 900 180 · ݔ െ 360 180 · ݔ 180 ൌ 3.240 540 · ݔ െ 1.080 ൌ 3.240 540 · ݔ െ 1.080 ൌ 3.240 540 · ݔ ൌ 4.320 ݔ ൌ 8 Portanto, o número de lados de P2 é 8. O primeiro polígono P1 possui 8 – 3 = 5 lados. O polígono P3 possui 8+3 = 11 lados. O número de diagonais de um polígono de n lados é dado por CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 21 www.pontodosconcursos.com.br ܦ ൌ ݊ · ሺ݊ െ 3ሻ 2 Assim, o número de diagonais de P3 é ܦ ൌ 11 · ሺ11 െ 3ሻ 2 ൌ 44 A questão não tem resposta e foi anulada pela ESAF. 12. (APO-MPOG 2008/ESAF) Dois polígonos regulares, X e Y, possuem, respectivamente, (n+1) lados e n lados. Sabe-se que o ângulo interno do polígono A excede o ângulo interno do polígono B em 5º (cinco graus). Desse modo, o número de lados dos polígonos X e Y são, respectivamente, iguais a: a) 9 e 8 b) 8 e 9 c) 9 e 10 d) 10 e 11 e) 10 e 12 Resolução Esta questão foi anulada porque no início falava-se em polígonos X e Y e em seguida falava-se em polígonos A e B. Mas não vamos perder uma questão aqui só por causa disso. Vamos considerar que o polígono X é o polígono A e o polígono Y é o polígono B (esta era a intenção da ESAF). Vimos anteriormente que quando um polígono é regular, todos os seus ângulos têm a mesma medida. Portanto, a medida de cada ângulo interno de um polígono convexo de ݊ lados é igual a: ܣ ൌ 180° · ሺ݊ െ 2ሻ ݊ O enunciado diz que o ângulo interno do polígono A excede o ângulo interno do polígono B em 5º (cinco graus). ܣಲ ൌ ܣಳ 5° 180° · ሺ݊ െ 2ሻ ݊ ൌ 180° · ሺ݊ െ 2ሻ ݊ 5° 180° · ሺ݊ 1 െ 2ሻ ݊ 1 ൌ 180° · ሺ݊ െ 2ሻ ݊ 5° 180° · ሺ݊ െ 1ሻ ݊ 1 ൌ 180° · ሺ݊ െ 2ሻ ݊ 5° 180° · ሺ݊ െ 1ሻ ݊ 1 ൌ 180° · ሺ݊ െ 2ሻ 5° · ݊ ݊ CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 22 www.pontodosconcursos.com.br 180° · ݊ െ 180° ݊ 1 ൌ 180° · ݊ െ 360° 5° · ݊ ݊ 180° · ݊ െ 180° ݊ 1 ൌ 185° · ݊ െ 360° ݊ Como o produto dos meios é igual ao produto dos extremos: ሺ185° · ݊ െ 360°ሻ · ሺ݊ 1ሻ ൌ ሺ180° · ݊ െ 180°ሻ · ݊ 185° · ݊ଶ 185° · ݊ െ 360° · ݊ െ 360° ൌ 180° · ݊ଶ െ 180° · ݊ Para evitar uma poluição visual, vamos deixar de escrever o símbolo do grau. 5݊ଶ 5݊ െ 360 ൌ 0 Vamos dividir os dois membros da equação por 5. ݊ଶ ݊ െ 72 ൌ 0 ݊ ൌ െܾ േ √ܾଶ െ 4ܽܿ 2ܽ ݊ ൌ െ1 േ ඥ1ଶ െ 4 · 1 · ሺെ72ሻ 2 · 1 ݊ ൌ െ1 േ √289 2 ൌ െ1 േ 17 2 Como ݊ é positivo, só devemos usar o +. ݊ ൌ െ1 17 2 ൌ 16 2 ൌ 8 Como o polígono X tem ݊ 1 lados, então ele possui 9 lados. O polígono Y tem ݊ lados, então ele possui 8 lados. Poderíamos ter resolvido a equação do segundo grau da seguinte maneira: 722 =+ nn 72)1( =+× nn Um produto entre dois naturais seguidos que dá 72, só poderia ser 8 e 9. Letra A Questão anulada Mesmo que o candidato não soubesse como resolver a questão, dava para marcar a alternativa certa. Sabemos que X tem 1+n lados. Sabemos que Y tem n lados. Logo, X tem 1 lado a mais que Y. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 23 www.pontodosconcursos.com.br A única alternativa que prevê isso é a letra A. Em todas as outras, Y tem mais lados que X, o que é falso. 13. (Pref. de São Gonçalo 2007/CEPERJ) A figura abaixo mostra dois pentágonos regulares colados. O valor do ângulo ABC é: A) 18o B) 20o C) 22o D) 24o E) 26o Resolução Para calcular a soma dos ângulos internos de um polígono com ݊ lados utilizamos a fórmula: ܵ ൌ 180° · ሺ݊ െ 2ሻ Desta forma, a soma dos ângulos internos de um pentágono é igual a: ܵହ ൌ 180° · ሺ5 െ 2ሻ ൌ 180° · 3 ܵହ ൌ 540° Como os pentágonos do problema são regulares, então os pentágonos são eqüiângulos (têm todos os ângulos com as mesmas medidas). Para calcular a medida de cada ângulo dos pentágonos, devemos dividir 540° por 5. ܣ ൌ 540° 5 ൌ 108° Vamos calcular a medida do ângulo ݔ: CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 24 www.pontodosconcursos.com.br ݔ 108° 108° ൌ 360° ݔ 216° ൌ 360° ݔ ൌ 144° A soma dos ângulos internos de um triângulo é igual a 180º. Como o triângulo ABC é isósceles, então os ângulos B e C são congruentes. Vamos chamar os ângulos B e C de ݕ. ݕ ݕ ݔ ൌ 180°2ݕ 144° ൌ 180° 2ݕ ൌ 36° ݕ ൌ 18° Letra A 5. Classificação dos Triângulos Os triângulos podem ser classificados: i) Quanto aos lados Triângulo Equilátero Triângulo Isósceles Triângulo Escaleno Tem os três lados congruentes. Tem dois lados congruentes. Tem os três lados não- congruentes. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 25 www.pontodosconcursos.com.br Quanto aos ângulos: Triângulo Acutângulo Triângulo Retângulo Triângulo Obtusângulo Tem três ângulos agudos. Tem um ângulo reto. Lados menores: catetos Lado maior (oposto ao ângulo reto): hipotenusa Tem um ângulo obtuso. Observe que todo triângulo equilátero é isósceles, mas nem todo triângulo isósceles é equilátero. Um triângulo com dois lados congruentes é isósceles; o outro lado é chamado base e o ângulo oposto é o ângulo do vértice. Os ângulos da base de um triângulo isósceles são congruentes (este teorema é conhecido como Pons Asinorum). O triângulo equilátero também é equiângulo (possui os três ângulos congruentes) e seus ângulos medem 60º. Como classificar um triângulo quanto aos lados sabendo apenas os valores dos ângulos? BASE Ângulos Congruentes Ângulo do vértice CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 26 www.pontodosconcursos.com.br Se os três ângulos forem congruentes (o triângulo for equiângulo), então o triângulo será equilátero. Se apenas dois ângulos forem congruentes, então ele é isósceles (Pons Asinorum que foi visto no início desta página). Se os três ângulos forem diferentes, então o triângulo é escaleno. E como classificar um triângulo quanto aos ângulos, sabendo a medida de seus lados? Neste caso devemos utilizar a Síntese de Clairaut. I. Síntese de Clairaut Em geometria nós consideramos que o lado a é oposto ao ângulo A, o lado b é oposto ao ângulo B e o lado c é oposto ao ângulo C. Vamos considerar que o lado a é o maior lado do triângulo. O triângulo é acutângulo se e somente se ܽଶ ൏ ܾଶ ܿଶ. O triângulo é obtusângulo se e somente se ܽଶ ܾଶ ܿଶ. O triângulo é retângulo se e somente se ܽଶ ൌ ܾଶ ܿଶ (esta parte da Síntese de Clairaut é conhecida como TEOREMA DE PITÁGORAS). 14. (Prefeitura de São José 2009/FEPESE) Relacione as colunas 1 e 2. Cada número pode ser usado apenas uma vez. Coluna 1 1. Triângulo retângulo 2. Triângulo acutângulo 3. Triângulo obtusângulo CB A a bc CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 27 www.pontodosconcursos.com.br Coluna 2 ( ) Triângulo cujos lados medem 6, 12 e 13 ( ) Triângulo cujos lados medem 5, 12 e 13 ( ) Triângulo cujos lados medem 6, 10 e 12 Assinale a alternativa que indica a sequência correta, assinalada de cima para baixo. a) 1, 2, 3 b) 3, 2, 1 c) 2, 3, 1 d) 3, 1, 2 e) 2, 1, 3 Resolução Foram dados os lados de três triângulos e devemos classificá-los quanto aos ângulos. Para resolver esse problema utilizaremos a conhecida Síntese de Clairaut. Seja um triângulo de lados “a”, “b” e “c”. Consideraremos “a” como o maior lado. O triângulo é acutângulo se e somente se ܽଶ ൏ ܾଶ ܿଶ. O triângulo é retângulo se e somente se ܽଶ ൌ ܾଶ ܿଶ (Teorema de Pitágoras). O triângulo é obtusângulo se e somente se ܽଶ ܾଶ ܿଶ. Coluna 1 1. Triângulo retângulo 2. Triângulo acutângulo 3. Triângulo obtusângulo Coluna 2 ( ) Triângulo cujos lados medem 6, 12 e 13 13ଶ ? 6ଶ 12ଶ 169 ? 36 144 169 ൏ 180 O triângulo é acutângulo (2). ( ) Triângulo cujos lados medem 5, 12 e 13 13ଶ ? 5ଶ 12ଶ 169 ? 25 144 169 ൌ 169 O triângulo é retângulo (1). ( ) Triângulo cujos lados medem 6, 10 e 12 12ଶ ? 6ଶ 10ଶ 144 ? 36 100 CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 28 www.pontodosconcursos.com.br 144 136 O triângulo é obtusângulo (3). Letra E 15. (Pref. Municipal de Serra Negra 2006/CETRO) Um triângulo equilátero possui (A) os três lados com medidas diferentes. (B) dois lados com medidas iguais. (C) os três lados com medidas iguais. (D) um ângulo reto. (E) dois ângulos obtusos. Resolução Vimos no resumo anterior que um triângulo equilátero possui os três lados com medidas iguais. O gabarito oficial é a letra C. Por outro lado, quem possui três lados com medidas iguais também possui dois lados com medidas iguais. Ou seja, todo triângulo equilátero também é isósceles. A banca também deveria aceitar a letra B. Obviamente, o objetivo nosso é passar no concurso e não brigar com a banca organizadora. Facilmente se percebe que o objetivo da banca é fazer com que o candidato marque a alternativa C. 16. (Assistente Administrativo IMBEL 2004/CETRO) Um triângulo que possui os três lados com a mesma medida, é chamado de triângulo (A) isósceles (B) retângulo (C) equilátero (D) normal (E) escaleno Resolução Aqui não há discussão. O triângulo é chamado de equilátero. Letra C 17. (EPPGG – MPOG 2000/ESAF) Os catetos de um triângulo retângulo medem, respectivamente, ܽ ݔ e ܽ ݕ, onde ܽ, ݔ ݁ ݕ, são números reais. Sabendo que o ângulo oposto ao cateto que mede ܽ ݔ é igual a 45º, segue-se que: a) ݕ ൌ െ2ݔ b) ݕ ൌ ቀ3 భ మቁ 2ݔ c) ݕ ൌ 3 భ మݔ d) ݕ ൌ ݔ e) ݕ ൌ 2ݔ Resolução CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 29 www.pontodosconcursos.com.br O triângulo é retângulo e um dos ângulos agudos mede 45º. Vamos considerar que a medida do terceiro ângulo é x. Pela Lei Angular de Tales, ݔ 45° 90° ൌ 180° ݔ ൌ 45° Portanto, os ângulos do triângulo são 45º, 45º e 90º. Como o triângulo possui dois ângulos congruentes, então ele é isósceles (também possui dois lados congruentes). Como a hipotenusa é o maior lado de um triângulo retângulo, podemos concluir que os catetos são iguais. ܽ ݔ ൌ ܽ ݕ ݔ ൌ ݕ Letra D 6. Teorema de Tales Antes de enunciar o Teorema de Tales propriamente dito, vamos definir algumas coisas... Feixe de retas paralelas é um conjunto de retas paralelas (em um mesmo plano) entre si. Uma reta é transversal a este feixe se concorre com todas as retas do feixe. d c b a Feixe de retas paralelas Transversais CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 30 www.pontodosconcursos.com.br Pois bem, o Teorema de Tales afirma que se duas retas são transversais de um feixe de retas paralelas, então a razão entre dois segmentos quaisquer de uma delas é igual à razão entre os respectivos segmentos correspondentes da outra. Na figura anterior, podemos afirmar, por exemplo, que: ܽ ܾ ൌ ܿ ݀ 18. (Pref. de Taquarivaí 2006/CETRO) Na figura abaixo, as retas R, S e T são paralelas. Então o valor de X será de: (A) 6 (B) 5 (C) 3 (D) 4 (E) 2 Resolução O Teorema de Tales diz que se duas retas são transversais de um feixe de retas paralelas, então a razão entre dois segmentos quaisquer de uma delas é igual à razão entre os respectivos segmentos correspondentes da outra. Assim, 4 8 ൌ 2ݔ 2 5ݔ െ 1 4 · ሺ5ݔ െ 1ሻ ൌ 8 · ሺ2ݔ 2ሻ 20ݔ െ 4 ൌ 16ݔ 16 4ݔ ൌ 20 ݔ ൌ 5 Letra B 19. (Prefeitura Municipal de São José – FEPESE/2007) Tales de Mileto foi um grande matemático grego que conseguia calcular a altura de pirâmides. O famoso Teorema de Tales poderá ajudar você a encontrar as medidas indicadas na figura, CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 31 www.pontodosconcursos.com.br sendo que as retas r, s e t são paralelas e a distância entre os pontos A e B é igual a 21. Assinale a alternativa que represente o produto dos valores x e y. a) 36. b) 42. c) 49. d) 96. e) 98. Resolução O Teorema de Tales diz que se duas retas são transversais de um feixe de retas paralelas, então a razão entre dois segmentos quaisquer de uma delas é igual à razão entre os respectivos segmentos correspondentes da outra. Observe que o segmento de comprimento 10 na reta da esquerda corresponde ao segmento de comprimento y na reta da direita. O segmento de comprimento 30 (10+20) na reta da esquerda corresponde ao segmento AB de comprimento 21 (este valor encontra-se no enunciado). Assim, 10 30 ൌ ݕ 21 Em toda proporção, o produto dos meios (30 e y) é igual ao produto dos extremos (10 e 21). 30 · ݕ ൌ 10 · 21 30 · ݕ ൌ 210 ݕ ൌ 7 Como o segmento AB mede 21 e y=7, então o segmento de comprimento 2x+2 mede 14. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 32 www.pontodosconcursos.com.br 2ݔ 2 ൌ 14 2ݔ ൌ 12 ݔ ൌ 6 O produto dos valores x e y é 6 x 7 = 42. Letra B 20. (AFC 2005/ESAF) Um feixe de 4 retas paralelas determina sobre uma reta transversal, A, segmentos que medem 2 cm, 10 cm e 18 cm, respectivamente. Esse mesmo feixe de retas paralelas determina sobre uma reta transversal, B, outros três segmentos. Sabe-se que o segmento da transversal B, compreendido entre a primeira e a quarta paralela, mede 90 cm. Desse modo, as medidas, em centímetros, dos segmentos sobre a transversal B são iguais a: a) 6, 30 e 54 b) 6, 34 e 50 c) 10, 30 e 50 d) 14, 26 e 50 e) 14, 20 e 56 Resolução Vamos construir uma figura que descreva bem a situação acima. O Teorema de Tales diz que se duas retas são transversais de um feixe de retas paralelas, então a razão entre dois segmentos quaisquer de uma delas é igual à razão entre os respectivos segmentos correspondentes da outra. Observe que, na reta A, o segmento compreendido entre a primeira e a quarta reta paralela do feixe mede 2 10 18 ൌ 30. O seu segmento correspondente na reta B mede 90 cm (exatamente o triplo). Então os segmentos correspondentes na reta B de 2, 10 e 18 serão exatamente o triplo. Podemos afirmar que: 90 c b a 30 18 10 2 A B CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 33 www.pontodosconcursos.com.br ܽ ൌ 3 · 2 ൌ 6 ܾ ൌ 3 · 10 ൌ 30 ܿ ൌ 3 · 18 ൌ 54 Letra A 7. Teorema de Pitágoras e suas aplicações Vamos considerar um triângulo retângulo. O maior lado de um triângulo retângulo sempre fica oposto ao ângulo reto e é chamado de hipotenusa. Na figura acima, a hipotenusa é o lado a. Os outros lados são chamados de catetos. Vimos anteriormente que o Teorema de Pitágoras afirma que um triângulo é retângulo se e somente se ܽଶ ൌ ܾଶ ܿଶ. Vamos ver duas aplicações imediatas do Teorema de Pitágoras e em seguida resolver alguns problemas envolvendo diretamente este assunto. I. Diagonal do quadrado Vamos considerar um quadrado de lado ℓ. Um quadrado, por definição, é um quadrilátero regular, ou seja, possui todos os lados congruentes e todos os ângulos congruentes (retos). Pelo Teorema de Pitágoras: ݀ଶ ൌ ℓଶ ℓଶ ݀ଶ ൌ 2ℓଶ c a b ℓ ℓ ℓ ݀ ℓ CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 34 www.pontodosconcursos.com.br ݀ ൌ ℓ√2 Desta forma, a diagonal de um quadrado de lado 5 ܿ݉ mede 5√2 ܿ݉. II. Altura do triângulo equilátero Por definição, a altura de um triângulo equilátero é um segmento que parte de um vértice e atinge o lado oposto formando um ângulo reto. Há uma propriedade que diz que a altura de um triângulo equilátero divide o lado oposto em dois segmentos de mesmo comprimento. Então se considerarmos que o lado do triângulo equilátero é igual a ℓ, então o lado oposto fica dividido em dois segmentos de comprimento ℓ/2. Pelo Teorema de Pitágoras, podemos afirmar que: ℓଶ ൌ ݄ଶ ൬ ℓ 2 ൰ ଶ ℓଶ ൌ ݄ଶ ℓଶ 4 Vamos multiplicar os dois membros da equação por 4 para eliminar o denominador. 4ℓଶ ൌ 4݄ଶ ℓଶ 3ℓଶ ൌ 4݄ଶ ݄ଶ ൌ 3ℓଶ 4 ݄ ൌ ℓ√3 2 Desta forma, a altura de um triângulo equilátero com 4 ܿ݉ de lado é igual a: ݄ ൌ 4√3 2 ൌ 2√3 ܿ݉ 21. (EPPGG – SEPLAG/RJ 2009 – CEPERJ) Os catetos de um triângulo retângulo medem 9 cm e 12 cm. O perímetro desse triângulo é igual a: ℓ/2 ℓ݄ℓ CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 35 www.pontodosconcursos.com.br a) 36 cm b) 38 cm c) 40 cm d) 42 cm e) 44 cm Resolução “O teorema de Pitágoras fora impresso em milhões, se não bilhões, de mentes humanas. É o teorema fundamental que toda criança inocente é forçada a aprender.” Simon Singh O Último Teorema de Fermat – Editora Record O teorema de Pitágoras nos diz que em todo triângulo retângulo, o quadrado da hipotenusa é igual a soma dos quadrados dos catetos. Vamos decodificar esta frase. Tem um triângulo retângulo na história. Ei-lo: A hipotenusa de um triângulo retângulo é o lado oposto ao ângulo reto. É sempre o maior lado do triângulo retângulo. No nosso exemplo, é o lado de medida a. Os outros lados, adjacentes ao ângulo reto, são chamados de catetos. O teorema de Pitágoras afirma que: ܽଶ ൌ ܾଶ ܿଶ Os catetos do problema medem 9 cm e 12 cm. Podemos calcular a hipotenusa com o auxílio do teorema de Pitágoras. ܽଶ ൌ 9ଶ 12ଶ ܽଶ ൌ 81 144 a b c CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 36 www.pontodosconcursos.com.br ܽଶ ൌ 225 ܽ ൌ 15 O perímetro de um polígono é a soma das medidas dos seus lados. É comum em geometria plana indicar o perímetro por 2 (desta forma o semiperímetro é indicado por ሻ. 2 ൌ 9 12 15 ൌ 36 ܿ݉ Letra A 22. (ATRFB 2009/ESAF) Duas estradas retas se cruzam formando um ângulo de 90º uma com a outra. Qual é o valor mais próximo da distância cartesiana entre um carro que se encontra na primeira estrada, a 3 km do cruzamento, com outro que se encontra na segunda estrada, a 4 km do cruzamento? a) 5 km b) 4 km c) 24 km d) 3 km e) 25 km Resolução. A figura abaixo representa a situação dada: Vamos chamar a distância entre os dois carros de x. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 37 www.pontodosconcursos.com.br O triângulo de lados 3, 4, e x é retângulo. A hipotenusa, que é o maior lado, vale x. Aplicando o teorema de Pitágoras, temos: 222 43 +=x 251692 =+=x 5=x Letra A 23. (Agente Administrativo Municipal- Prefeitura Municipal de Pinheiral 2006/CETRO) Durante um vendaval, um poste de iluminação de 18 metros de altura quebrou-se em um ponto a certa altura do solo. A parte do poste acima da fratura, inclinou-se, e sua extremidade superior encostou no solo a uma distância de 12 metros da base dele. Calcule a quantos metros de altura do solo quebrou-se o poste. (A) 6 (B) 5(C) 4 (D) 3 (E) 2 Resolução O poste quebrado está mais espesso no desenho. Se o segmento vertical mede x metros, então o segmento inclinado medirá 18 – x, já que a soma dos dois segmentos deve ser 18 m (altura do poste). Apliquemos o Teorema de Pitágoras no triângulo retângulo. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 38 www.pontodosconcursos.com.br ݔଶ 12ଶ ൌ ሺ18 െ ݔሻଶ ݔଶ 12ଶ ൌ ሺ18 െ ݔሻଶ ݔଶ 144 ൌ 324 െ 36ݔ ݔଶ 36ݔ ൌ 324 െ 144 36ݔ ൌ 180 ݔ ൌ 5 Letra B 24. (ENAP 2006/ESAF) A base de um triângulo isósceles é 2 metros menor do que a altura relativa à base. Sabendo-se que o perímetro deste triângulo é igual a 36 metros, então a altura e a base medem, respectivamente a) 8 m e 10 m. b) 12 m e 10 m. c) 6 m e 8 m. d) 14 m e 12 m. e) 16 m e 14 m. Resolução Todo triângulo isósceles possui dois lados congruentes. O lado não-congruente é chamado de base. A altura relativa à base divide-a em dois segmentos de mesmo comprimento: chamemo-los de x. Assim, a base mede 2x. Como a base de um triângulo isósceles é 2 metros menor do que a altura relativa à base, então essa altura mede 2x+2. Chamaremos os lados congruentes de y. O enunciado nos informou que o perímetro do triângulo é igual a 36. Assim, ݕ ݕ 2ݔ ൌ 36 2ݕ 2ݔ ൌ 36 Dividindo ambos os membros por 2, temos ݕ ݔ ൌ 18 CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 39 www.pontodosconcursos.com.br ݕ ൌ 18 െ ݔ ሺ݁ݍݑܽçã ܫሻ Ao traçarmos a altura relativa a base, obtemos dois triângulos retângulos que podemos aplicar o Teorema de Pitágoras. ݔଶ ሺ2ݔ 2ሻଶ ൌ ݕଶ ሺ݁ݍݑܽçã ܫܫሻ Agora precisaríamos resolver este sistema de duas equações. Os valores de x e y que atenderem às duas equações simultaneamente são a nossa solução. Só que estas equações não são nada amigáveis. Dá certo trabalho resolvê-las. Então vamos parar um pouco para analisar as alternativas. Como a altura é maior que a base (informação dada no próprio enunciado), já podemos descartar algumas alternativas: a) 8 m e 10 m. b) 12 m e 10 m. c) 6 m e 8 m. d) 14 m e 12 m. e) 16 m e 14 m. Vamos testar a letra B. A base seria 10 m. Logo, metade da base valeria 5 m. 5=x Da equação I, temos: xy −= 18 13=⇒ y Vamos substituir estes valores de x e y na equação II, para ver se ela é obedecida. 222 )22( xxy ++= 222 5)252(13 ++×= 25144169 += 169169 = As duas equações foram obedecidas. Logo, esta é a alternativa correta. Vamos agora resolver o sistema utilizando a força braçal. ݕ ൌ 18 െ ݔ ሺ݁ݍݑܽçã ܫሻ ݔଶ ሺ2ݔ 2ሻଶ ൌ ݕଶ ሺ݁ݍݑܽçã ܫܫሻ Como ݕ ൌ 18 െ ݔ, CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 40 www.pontodosconcursos.com.br ݔଶ ሺ2ݔ 2ሻଶ ൌ ሺ18 െ ݔሻଶ ݔଶ 4ݔଶ 8ݔ 4 ൌ 324 െ 36ݔ ݔଶ 4ݔଶ 44ݔ െ 320 ൌ 0 Dividindo ambos os membros por 4, obtemos: ݔଶ 11ݔ െ 80 ൌ 0 ݔ ൌ െܾ േ √ܾଶ െ 4ܽܿ 2ܽ ݔ ൌ െ11 േ ඥ11ଶ െ 4 · 1 · ሺെ80ሻ 2 · 1 ݔ ൌ െ11 േ √441 2 ݔ ൌ െ11 േ 21 2 Como x > 0, então ݔ ൌ െ11 21 2 ൌ 5 A base é 2x, logo a base é ܾ ൌ 2ݔ ൌ 2 · 5 ൌ 10 Como a altura é 2x+2, então ݄ ൌ 2 · 5 2 ൌ 12 Letra B 25. (RIOPREVIDENCIA 2010/CEPERJ) Na figura abaixo, os ângulos de vértices B e C são retos, AB = 9m, BC = 11m e CD = 4m. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 41 www.pontodosconcursos.com.br Então, entre as alternativas abaixo, a que mais se aproxima da distância entre os pontos A e D é: a) 15m b) 16m c) 17m d) 19m e) 21m Resolução Já que o objetivo é calcular a distância entre os pontos A e D, o primeiro passo é traçar um segmento que ligue estes dois pontos. Vamos também prolongar o segmento AB para a direita até o ponto E, de forma que BE = CD. Vamos ligar o ponto D ao ponto E. Obviamente ܦܧ ൌ ܤܥ ൌ 11. Está formado o triângulo retângulo ADE. O cateto AE mede 13, o cateto DE mede 11 e queremos calcular a hipotenusa AD. Vamos aplicar o Teorema de Pitágoras que diz que o quadrado da hipotenusa é igual à soma dos quadrados dos catetos. ሺܣܦሻଶ ൌ 11ଶ 13ଶ ሺܣܦሻଶ ൌ 290 O problema pede o valor mais próximo da medida de AD. Observe que 17ଶ ൌ 289, portanto: ܣܦ ؆ 17 Letra C 26. (SEE-RJ 2010/CEPERJ) O terreno de uma grande fazenda é muito plano. Certo dia, o fazendeiro saiu de casa com seu jipe e andou 11 km para o norte. Em 4 9 4 E 11 CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 42 www.pontodosconcursos.com.br seguida, andou 6 km para o leste, 3 km para o sul e 2 km para oeste. Neste ponto, a distância do fazendeiro à sua casa é de, aproximadamente: a) 7 km b) 8 km c) 9 km d) 10 km e) 11 km Resolução O trajeto feito pelo fazendeiro é o seguinte: Para calcular a distância do fazendeiro até sua casa, devemos ligar o ponto inicial e o ponto final do trajeto. Podemos formar um triângulo retângulo como é feito na figura abaixo. Devemos aplicar o Teorema de Pitágoras no triângulo vermelho. ݔଶ ൌ 8ଶ 4ଶ ݔଶ ൌ 80 Como 9ଶ ൌ 81, então: 2 ݇݉ 11 ݇݉ 3 ݇݉ 6 ݇݉ CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 43 www.pontodosconcursos.com.br ݔ ؆ 9 Letra C 8. Semelhança de Triângulos Observem os dois triângulos da figura abaixo: Eles são muito parecidos. Pegamos o triângulo menor, da esquerda, e demos um zoom. Com isso, chegamos ao triângulo da direita. Quando isso acontece, dizemos que os triângulos são semelhantes. Um é o outro “aumentado”. Explicação meio “grosseira” esta que nós demos, né? Bom, melhorando um pouquinho a definição, dizemos que dois triângulos são semelhantes se e somente se possuem os três ângulos ordenadamente congruentes e os lados homólogos (correspondentes) proporcionais. Dois triângulos são semelhantes se e somente se possuem os três ângulos ordenadamente congruentes e os lados homólogos (correspondentes) proporcionais. Os segmentos correspondentes são proporcionais. Isto é: ܽ ܽԢ ൌ ܾ ܾԢ ൌ ܿ ܿԢ ൌ ݇ A constante de proporcionalidade ݇ é a chamada razão de semelhança. Esta constante indica em quantas vezes precisamos aumentar o triângulo menor para chegar no maior. Ou seja, ela nos diz de quantas vezes foi o “zoom”. a a’ b' c' b c CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 44 www.pontodosconcursos.com.br Exemplo: se a razão de semelhança é 3, isto significa que pegamos cada lado do triângulo pequeno e triplicamos. Com isso, obteremos o triângulo grande. Se a razão entre os segmentos correspondentes dos triângulos é ݇, pode-se afirmar que a razão entre as áreas dos triângulos é ݇ଶ. Isto significa que se multiplicamos os lados de um triângulo por 4, então a área será multiplicada por 16 = 4². 27. (Agente Administrativo Municipal- Prefeitura Municipal de Pinheiral 2006/CETRO) Em um terreno plano, a sombra de um prédio, em determinada hora do dia, mede 15m. Próximo ao prédio, e no mesmo instante, um poste de 5m. de altura, produz uma sombra que mede 3m. A altura do prédio, em metros, é: (A) 75 (B) 45 (C) 30 (D) 29 (E) 25 Resolução Os dois triângulos acima são semelhantes, assim: ݔ 15 ൌ 5 3 3ݔ ൌ 75 ݔ ൌ 25݉ Letra E CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 45 www.pontodosconcursos.com.br 28. (Prefeitura Municipal de Mairinque 2009/CETRO) Umacriança está ao lado de um poste. Sabe-se que ela mede 80cm e que a medida da sombra do poste é de 5,4 metros. Se a sombra da criança mede 60cm, então, a altura do poste é de (A) 6,2 metros. (B) 6,6 metros. (C) 6,8 metros. (D) 7,0 metros. (E) 7,2 metros. Resolução Os dois triângulos acima são semelhantes, assim: ݔ 5,4 ൌ 80 60 60ݔ ൌ 432 ݔ ൌ 7,2݉ Letra E 29. (APO – SEPLAG/RJ 2009 – CEPERJ) Um poste de 8m de altura tem no alto uma forte lâmpada. Certa noite, uma criança de 1,60m de altura ficou parada a uma distância de 6m do poste. O comprimento da sombra dessa criança no chão era de: a) 1,5m b) 1,6m c) 1,75m d) 1,92m e) 2,00m Resolução 8 1,6 CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 46 www.pontodosconcursos.com.br Usemos a semelhança dos triângulos: ܤܽݏ݁ ݀ ݐݎ݅â݊݃ݑ݈ ݉ܽ݅ݎ ܤܽݏ݁ ݀ ݐݎ݅â݊݃ݑ݈ ݉݁݊ݎ ൌ ܣ݈ݐݑݎܽ ݀ ݐݎ݅â݊݃ݑ݈ ݉ܽ݅ݎ ܣ݈ݐݑݎܽ ݀ ݐݎ݅â݊݃ݑ݈ ݉݁݊ݎ ݔ 6 ݔ ൌ 8 1,6 ݔ 6 ݔ ൌ 5 5ݔ ൌ ݔ 6 4ݔ ൌ 6 ݔ ൌ 1,5 ݉݁ݐݎݏ Letra A 30. (ENAP 2006/ESAF) A razão de semelhança entre dois triângulos, T1, e T2, é igual a 8. Sabe-se que a área do triângulo T1 é igual a 128 m2. Assim, a área do triângulo T2 é igual a a) 4 m2. b) 16 m2. c) 32 m2. d) 64 m2. e) 2 m2. Resolução Relembremos uma propriedade importantíssima: A razão entre as áreas de duas superfícies semelhantes é igual ao quadrado da razão de semelhança. Assim, 128 ܣ்ଶ ൌ 8ଶ 128 ܣ்ଶ ൌ 64 64 · ܣ்ଶ ൌ 128 ܣ்ଶ ൌ 2 6 x CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 47 www.pontodosconcursos.com.br Letra E 31. (SEE-RJ 2010/CEPERJ) O triângulo retângulo ABC da figura abaixo tem catetos AB = 8 e AC = 6. Pelo ponto M, médio da hipotenusa, traçou-se o segmento MN perpendicular a BC. O segmento AN mede: a) 7/4 b) 2 c) 9/4 d) 5/2 e) 11/4 Resolução Vamos calcular o valor da hipotenusa do triângulo retângulo ABC. ሺܤܥሻଶ ൌ ሺܣܤሻଶ ሺܣܥሻଶ ሺܤܥሻଶ ൌ 8ଶ 6ଶ ሺܤܥሻଶ ൌ 100 ܤܥ ൌ 10 Observe que os triângulos ABC e MNB são semelhantes: ambos são triângulos retângulos e têm um ângulo em comum B. Vamos chamar o ângulo B de ߚ. O outro ângulo agudo do triângulo ABC e o outro ângulo agudo do triângulo MNB serão chamados de ߙ. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 48 www.pontodosconcursos.com.br Como o ponto M é o ponto médio da hipotenusa BC, então ܥܯ ൌ ܯܤ ൌ 5. Os triângulos ABC e MNB são semelhantes. ܪ݅ݐ݁݊ݑݏܽ ݀ ݐݎ݅â݊݃ݑ݈ ܯܰܤ ܪ݅ݐ݁݊ݑݏܽ ݀ ݐݎ݅â݊݃ݑ݈ ܣܤܥ ൌ ܮܽ݀ ݏݐ ܽ ߙ ݊ ݐݎ݅â݊݃ݑ݈ ܯܰܤ ܮܽ݀ ݏݐ ܽ ߙ ݊ ݐݎ݅â݊݃ݑ݈ ܣܤܥ ܤܰ ܤܥ ൌ ܯܤ ܣܤ ܤܰ 10 ൌ 5 8 8 · ܤܰ ൌ 5 · 10 ܤܰ ൌ 50 8 ൌ 6,25 ܣܰ ܤܰ ൌ ܣܤ ܣܰ 6,25 ൌ 8 ܣܰ ൌ 1,75 ൌ 175 100 ൌ 7 4 Letra A 9. Quadriláteros De acordo com a teoria já vista, os quadriláteros (polígonos com 4 lados) possuem 2 diagonais a soma dos ângulos internos é igual a 360º. ߙ ߙ ߚ CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 49 www.pontodosconcursos.com.br Os quadriláteros notáveis são os trapézios, os paralelogramos, os retângulos, os losangos e os quadrados. I. Trapézios Um quadrilátero é um trapézio se e somente se possui dois lados paralelos. Os lados paralelos do trapézio são as bases. De acordo com os dois lados que não são bases, temos: - trapézio escaleno (como o da figura acima), se estes lados não são congruentes. - trapézio isósceles (como o da figura abaixo), se estes lados são congruentes. O trapézio é retângulo quando possui dois ângulos retos. Base Menor (b) Base Maior (B) CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 50 www.pontodosconcursos.com.br Em qualquer trapézio, os ângulos opostos são suplementares (a soma é 180º). ܽ ܾ ൌ ܿ ݀ ൌ 180° Se o trapézio é isósceles, então os ângulos da base são congruentes. O segmento que une os pontos médios dos lados não paralelos de um trapézio é chamado de base média e a sua medida é igual à média aritmética das bases. ܤெ ൌ ܤ ܾ 2 A área de um trapézio qualquer é calculada da seguinte forma: ܣ ൌ ሺܤ ܾሻ · ݄ 2 Onde ݄ é a altura do trapézio. A altura do trapézio é a distância entre as bases. II. Paralelogramo Um quadrilátero é paralelogramo se e somente se possui os lados opostos paralelos. c b d a a a b b Base Menor (b) Base Maior (B) BM CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 51 www.pontodosconcursos.com.br Os ângulos opostos de um paralelogramo são congruentes e os ângulos adjacentes são suplementares (a soma é 180º). Os lados opostos de um paralelogramo são congruentes. As diagonais de um paralelogramo cortam-se ao meio. A área do paralelogramo é o produto da base pela altura. A altura é a distância entre as bases. ܣ ൌ ܾ · ݄ III. Losango Um quadrilátero é losango se e somente possui os quatro lados congruentes (quadrilátero equilátero). Todo losango é um paralelogramo. As diagonais de um losango são perpendiculares (formam quatro ângulos retos. Como todo losango é um paralelogramo, então os losangos possuem todas as propriedades dos paralelogramos. A área do losango é o semi-produto das diagonais. ܣ ൌ ܦ ൈ ݀ 2 IV. Retângulo Um quadrilátero é um retângulo se e somente se possui os quatro ângulos retos. O retângulo é um quadrilátero equiângulo (ângulos com mesma medida). CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 52 www.pontodosconcursos.com.br Todos os retângulos são paralelogramos. As diagonais do retângulo são congruentes e podem ser calculadas com o auxílio do Teorema de Pitágoras. ݀ଶ ൌ ܽଶ ܾଶ A área de um retângulo é igual ao produto dos lados (base vezes altura). ܣ ൌ ܽ ൈ ܾ V. Quadrado Um quadrilátero é um quadrado se e somente se é equilátero e equiângulo (quadrilátero regular). Seus quatro ângulos são retos e os quatro lados são congruentes. Podemos afirmar que o quadrado é um quadrilátero que é simultaneamente retângulo e losango. Já vimos que um quadrado de lado ℓ tem diagonal com medida ℓ√2. A área de um quadrado é igual ao quadrado do lado. ܣ ൌ ℓଶ 32. (Assistente Administrativo EBDA 2006/CETRO) Para construir um jardim, um jardineiro recebeu as seguintes recomendações da dona da casa: o jardim tem que ocupar uma área de 36m2, perímetro de 26m e formato retangular. As dimensões desse jardim são de: (A) 2m e 18m (B) 20m e 6m (C) 4m e 9m d b a CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 53 www.pontodosconcursos.com.br (D) 3m e 12m (E) 10m e 16m Resolução A área é o produto do comprimento da base pelo comprimento da altura. Assim, temos que ݔ · ݕ ൌ 36 ሺܫሻ Como o perímetro é igual a 26m, então 2ݔ 2ݕ ൌ 26 Dividindo ambos os membros por 2, temos ݔ ݕ ൌ 13 Devemos pensar em dois números cuja soma é 13 e o produto é 36. Podemos testar as alternativas ou resolver o sistema. Rapidamente verificamos que a alternativa C satisfaz as condições do problema. ݔ ݕ ൌ 13 ݕ ൌ 13 െ ݔ Substituindo essa expressão na equação (I): ݔ · ݕ ൌ 36 ሺܫሻ ݔ · ሺ13 െݔሻ ൌ 36 13 · ݔ െ ݔଶ ൌ 36 ݔଶ െ 13ݔ 36 ൌ 0 ݔ ൌ െܾ േ √ܾଶ െ 4ܽܿ 2ܽ ݔ ൌ െሺെ13ሻ േ ඥሺെ13ሻଶ െ 4 · 1 · 36 2 · 1 ݔ ൌ 13 േ √169 െ 144 2 ݔ ൌ 13 േ 5 2 CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 54 www.pontodosconcursos.com.br Assim, ݔ ൌ 9 ֜ ݕ ൌ 13 െ 9 ൌ 4 Ou ݔ ൌ 4 ֜ ݕ ൌ 13 െ 4 ൌ 9. Logo, as dimensões são 4m e 9m. Letra C 33. (Assistente de Informática – Pref. de Itapeva 2006/CETRO) A soma das áreas de dois quadrados é de 25 m2 e a soma dos seus perímetros é igual a 28m. Portanto, as medidas dos lados x e y desses quadrados são, respectivamente: Obs.:Figuras fora de escala. (A) 3m e 4m (B) 3,5m e 3,5m (C) 5m e 2m (D) 7m e 7m (E) 20m e 8m Resolução A área de um quadrado é igual ao quadrado do seu lado. Assim, um quadrado de lado ℓ tem área ℓଶ. A soma das áreas é igual a 25 m2. Podemos escrever que ݔଶ ݕଶ ൌ 25 Os quatro lados de um quadrado têm a mesma medida. Assim, o perímetro do primeiro quadrado é 4x e o perímetro do segundo quadrado é 4y. Como a soma dos perímetros é 28m, temos que 4ݔ 4ݕ ൌ 28 Dividindo ambos os membros por 4, temos ݔ ݕ ൌ 7 Neste ponto, podemos testar as alternativas e marcar a letra A. Isolando o y: ݕ ൌ 7 െ ݔ Devemos agora substituir na primeira equação para encontrarmos os valores das incógnitas: CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 55 www.pontodosconcursos.com.br ݔଶ ݕଶ ൌ 25 ݔଶ ሺ7 െ ݔሻଶ ൌ 25 ݔଶ 49 െ 14ݔ ݔଶ ൌ 25 2ݔଶ െ 14ݔ 24 ൌ 0 Dividindo ambos os membros por 2, ݔଶ െ 7ݔ 12 ൌ 0 ݔ ൌ െܾ േ √ܾଶ െ 4ܽܿ 2ܽ ݔ ൌ െሺെ7ሻ േ ඥሺെ7ሻଶ െ 4 · 1 · 12 2 · 1 ݔ ൌ 7 േ 1 2 Assim, ݔ ൌ 4 ֜ ݕ ൌ 3 Ou ݔ ൌ 3 ֜ ݕ ൌ 4 Assim, as dimensões são 3m e 4m. Letra A 34. (Analista de Sistemas – UDESC – FEPESE/2010) Seja ABCD o paralelogramo abaixo, e seja E um ponto no segmento AD, conforme descrito na figura abaixo: Sabendo que AB = 5, AE = 3 e AD = 8, a área do paralelogramo ABCD é: a) 15. b) 24. c) 30. d) 32. e) 40. Resolução A área de um paralelogramo é o produto do comprimento da base pelo comprimento da altura. O comprimento da base AD já foi fornecido: 8. Precisamos calcular o comprimento da altura do paralelogramo. A altura é a distância entre as bases: o segmento BE. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 56 www.pontodosconcursos.com.br Para calcularmos o comprimento de BE, podemos aplicar o Teorema de Pitágoras (já visto na aula passada) no triângulo ABE. Os valores 5 e 3 foram fornecidos no enunciado. O Teorema de Pitágoras diz que um triângulo é retângulo se e somente se a soma dos quadrados dos catetos é igual ao quadrado da hipotenusa. Assim, ݔଶ 3ଶ ൌ 5ଶ ݔଶ 9 ൌ 25 ݔଶ ൌ 16 ݔ ൌ 4 Assim, a área do paralelogramo é dada por Áݎ݁ܽ ൌ ሺܿ݉ݎ݅݉݁݊ݐ ݀ܽ ܾܽݏ݁ሻ · ሺܿ݉ݎ݅݉݁݊ݐ ݀ܽ ݈ܽݐݑݎܽሻ ൌ 8 · 4 ൌ 32 Letra D 35. (Pref. Municipal de Arujá 2006/CETRO) Em um trapézio, os lados paralelos medem 16m e 44m, e os lados não paralelos, 17m e 25m. A área do trapézio, em m2, é: (A) 600. (B) 550. (C) 500. (D) 450. (E) 400 Resolução Um quadrilátero plano convexo é um trapézio se e somente se possui dois lados paralelos. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 57 www.pontodosconcursos.com.br Lembremos a fórmula da área de um trapézio: ܣ ൌ ሺܤ ܾሻ · ݄ 2 Onde B é a base maior, b é a base menor e h é a altura. Para calcularmos a altura, devemos projetar a base menor sobre a base maior. A base maior ficou dividida em três segmentos. O da esquerda foi chamado de x. O do meio é igual à base menor: 16. Já que a base maior mede 44, então o segmento da esquerda mede 44 – x – 16 = 28 – x. Apliquemos o Teorema de Pitágoras no triângulo retângulo da esquerda: ݔଶ ݄ଶ ൌ 17ଶ ݔଶ ݄ଶ ൌ 289 ሺܫሻ Apliquemos o Teorema de Pitágoras no triângulo retângulo da direita: ሺ28 െ ݔሻଶ ݄ଶ ൌ 25ଶ 784 െ 56ݔ ݔଶ ݄ଶ ൌ 625 Sabemos por (I) que ݔଶ ݄ଶ ൌ 289. Assim, 784 െ 56ݔ 289 ൌ 625 CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 58 www.pontodosconcursos.com.br 1.073 െ 56ݔ ൌ 625 56ݔ ൌ 448 ݔ ൌ 8 Voltemos para (I). ݔଶ ݄ଶ ൌ 289 ሺܫሻ 8ଶ ݄ଶ ൌ 289 ݄ଶ ൌ 289 െ 64 ݄ଶ ൌ 225 ݄ ൌ 15 ݉ A fórmula da área de um trapézio: ܣ ൌ ሺܤ ܾሻ · ݄ 2 ܣ ൌ ሺ44 16ሻ · 15 2 ൌ 60 · 15 2 ൌ 450 ݉ଶ Letra D 10. Circunferência e Círculo Circunferência é um conjunto dos pontos de um plano cuja distância a um ponto dado (centro) desse plano é igual a uma distância dada (raio). O dobro do raio é denominado diâmetro. Portanto, um diâmetro é um segmento que tem as duas extremidades no círculo e que passa pelo seu centro. Círculo é a reunião da circunferência com o seu interior. Portanto, o círculo é uma região do plano e a circunferência é apenas a linha que delimita o círculo. Como a circunferência é uma linha, podemos calcular o seu comprimento. r CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 59 www.pontodosconcursos.com.br Como o círculo é uma região, podemos calcular a sua área. Existe um número muito famoso em matemática chamado ߨ (pi). Este é um número irracional e suas primeiras casas decimais são: ߨ ൌ 3,1415926535 … Pois bem, o comprimento da circunferência é dado por: ܥ ൌ 2ߨݎ A área do círculo é dada por: ܣ ൌ ߨݎଶ 36. (APO – SEPLAG/RJ 2009 – CEPERJ) A figura a seguir mostra três circunferências com centros em A,B e C, tangentes entre si duas a duas. As distâncias entre os centros são conhecidas: AB = 34, BC = 18 e CA = 30. O raio da circunferência de centro A é: a) 24 b) 23 c) 22 d) 21 e) 20 Resolução Havendo circunferências tangentes, é importantíssimo ligar os centros. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 60 www.pontodosconcursos.com.br AB = 34, BC = 18 e CA = 30 Temos o seguinte sistema: ܽ ܾ ൌ 34 ܾ ܿ ൌ 18 ܽ ܿ ൌ 30 Este é um sistema linear muito famoso em questões de matemática. É um sistema com 3 incógnitas. Só que em cada equação aparece a soma de duas das três incógnitas. O processo mais rápido para resolver esse tipo de sistema é o seguinte: i) Escolha a incógnita que você quer calcular. ii) Multiplique por (-1) os dois membros da equação que não tem a incógnita escolhida por você. iii) Some as três equações. Nosso objetivo é calcular o raio da circunferência de centro A. Logo, queremos calcular o valor de ܽ. O termo ܽ não aparece na segunda equação. Portanto, multiplicaremos os dois membros da segunda equação por -1. Em seguida somaremos as três equações. Desta forma, ܾ ݁ ܿ serão cancelados. ܽ ܾ ൌ 34 െܾ െ ܿ ൌ െ18 ܽ ܿ ൌ 30 ܽ ܽ ൌ 34 െ 18 30 2ܽ ൌ 46 ܽ ൌ 23 CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 61 www.pontodosconcursos.com.br Letra B 37. (TRT-SC 2005/FEPESE) Um círculo de área 16π está inscrito em um quadrado. O perímetro do quadrado é igual a: a) 32 b) 28 c) 24 d) 20 e) 16 Resolução A área de um círculo de raio r é igual a ܣ ൌ ߨݎଶ. Como a área é igual a 16ߨ, então ߨݎଶ ൌ 16ߨ ݎଶ ൌ 16 ݎ ൌ 4 O círculo está inscrito em um quadrado. Observe que o lado do quadrado é igual ao dobro do raio do círculo (diâmetro). Assim, ℓ ൌ 2 · 4 ൌ 8. O perímetro do quadrado é igual a 2 ൌ ℓ ℓ ℓ ℓ ൌ 4 · ℓ ൌ 4 · 8 ൌ 32 Letra A 38. (LIQUIGÁS 2008/CETRO)A figura abaixo é formada por um quadrado de lado 6m “cortado” por um arco de circunferência. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 62 www.pontodosconcursos.com.br Considerando ߨ=3,14, a área da região pintada de preto é de (A) 7,74m² (B) 7,98m² (C) 8,42m² (D) 8,86m² (E) 9,12m² Resolução A área de um quadrado de lado र é igual a र. A área de uma circunferência de raio ࢘ é igual a ࣊࢘. Observe que a região branca é um quarto de círculo. Portanto, a área da região pintada de preto é igual à área do quadrado menos a área branca. Lembrando que a área branca é igual à área do círculo dividida por 4. ܣ ൌ ܣ௨ௗௗ െ ܣí௨/ସ ൌ ℓ ଶ െ ߨݎଶ 4 ൌ 6ଶ െ 3,14 · 6ଶ 4 ൌ 7,74 Letra A 39. (APO – SEPLAG/RJ 2009 – CEPERJ) Um ladrilho branco quadrado com 8 cm de lado tem no seu interior um círculo cinza de 2 cm de raio. A porcentagem da superfície do ladrilho que está pintada de cinza é, aproximadamente: a) 11% b) 14% c) 17% d) 20% e) 24% CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 63 www.pontodosconcursos.com.br Resolução Vamos lembrar as fórmulas das áreas do quadrado e do círculo. A área de um quadrado de lado ݈ é igual a ݈ଶ. Portanto, a área do quadrado é igual a 8ଶ ൌ 64 ܿ݉ଶ. A área de um círculo de raio ݎ é igual a ߨݎଶ. (ߨ ൌ 3,1415926535 … ሻ Portanto, a área do círculo é igual a ߨ · 2ଶ ൌ 4ߨ ؆ 4 · 3,14 ൌ 12,56ܿ݉ଶ Para calcular a porcentagem da superfície do ladrilho que está pintada de cinza devemos dividir a área do círculo pela área do quadrado e multiplicar por 100%. 12,56 64 · 100% ൌ 1256 64 % ൌ 19,625% Letra D 40. (BADESC 2010/FGV) Uma circunferência de centro em O está inscrita em um quadrado de vértices A, B, C e D, como ilustrado. P, Q e R são pontos em que a circunferência toca o quadrado. Com relação à figura, analise as afirmativas a seguir: I. A área interior ao quadrado e exterior à circunferência é menor do que a metade da área total do quadrado. II. A distância de A até O é menor do que a metade da medida do lado do quadrado. III. O percurso PRQ, quando feito por cima da circunferência, é mais curto do que o feito por sobre os lados do quadrado. Assinale: (A) se somente a afirmativa I estiver correta. (B) se somente a afirmativa II estiver correta. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 64 www.pontodosconcursos.com.br (C) se somente a afirmativa III estiver correta. (D) se somente as afirmativas I e III estiverem corretas. (E) se somente as afirmativas II e III estiverem corretas. Resolução Se o raio da circunferência for igual a ݎ, então o lado do quadrado é igual a 2ݎ. Comprimento da circunferência: ܥ ൌ 2ߨr Área do círculo: ܣ ൌ ߨݎଶ Área do quadrado: ܣ ൌ ℓଶ ൌ ሺ2ݎሻଶ ൌ 4ݎଶ Vamos analisar cada uma das alternativas de per si. I. A área interior ao quadrado e exterior à circunferência é menor do que a metade da área total do quadrado. Para calcular a área interior ao quadrado e exterior à circunferência, devemos calcular a diferença entre a área do quadrado e a área do círculo. ܣோã ൌ ܣ െ ܣ ܣோã ൌ 4ݎଶ െ ߨݎଶ Usando uma boa aproximação para o número ߨ ൌ 3,14: ܣோã ؆ 4ݎଶ െ 3,14ݎଶ ൌ 0,86ݎଶ Como á área do quadrado é 4ݎଶ, então a metade da área do quadrado é 2ݎଶ. Portanto, a área interior ao quadrado e exterior à circunferência é menor do que a metade da área total do quadrado. 0,86ݎଶ ൏ 2ݎଶ O item é verdadeiro. II. A distância de A até O é menor do que a metade da medida do lado do quadrado. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 65 www.pontodosconcursos.com.br O triângulo em destaque na figura é retângulo de catetos iguais a ݎ. A distância AO pode ser calculada pelo Teorema de Pitágoras: ሺܣܱതതതതሻଶ ൌ ݎଶ ݎଶ ሺܣܱതതതതሻଶ ൌ 2ݎଶ ܣܱതതതത ൌ ݎ√2 Portanto, a distância de A até O é maior do que a metade da medida do lado do quadrado. Isto porque a metade da medida do lado do quadrado é igual ao raio da circunferência e ݎ√2 ݎ. O item é falso. III. O percurso PRQ, quando feito por cima da circunferência, é mais curto do que o feito por sobre os lados do quadrado. ݎ ݎ CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 66 www.pontodosconcursos.com.br O percurso PQR feito por cima da circunferência equivale a 1/2 do comprimento da circunferência. 1 2 · 2ߨݎ ൌ 2ߨݎ 2 ؆ 3,14 · ݎ O mesmo percurso feito pelos lados do quadrado: Este comprimento é igual a ݎ ݎ ݎ ݎ ൌ 4ݎ. Como 3,14ݎ ൏ 4ݎ, o percurso PRQ, quando feito por cima da circunferência, é mais curto do que o feito por sobre os lados do quadrado. O item é verdadeiro. Letra D 41. (SEE-RJ 2007/CEPERJ) A figura abaixo mostra duas semicircunferências de diâmetros AB e AC. Se AB = 2 e BC = 1, a razão R/S entre as áreas das regiões R e S mostradas na figura é: A) 0,5 B) 0,6 C) 0,8 D) 1 E) 1,2 Resolução ݎ ݎ ݎݎ CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 67 www.pontodosconcursos.com.br Vamos calcular a área da região R que é uma semicircunferência. Seu diâmetro AB mede 2, portanto seu raio mede 1. A área de uma semicircunferência é a metade da área de uma circunferência. ܴ ൌ ߨݎଵ ଶ 2 ൌ ߨ · 1ଶ 2 ܴ ൌ ߨ 2 Vamos calcular o raio da semicircunferência maior. Seu diâmetro é igual a: ܣܤ ܤܥ ൌ 2 1 ൌ 3 Como o raio é a metade do diâmetro, então o raio da semicircunferência maior é igual a 3/2. A área da região S é igual à área da semicircunferência maior menos a área da região R. ܵ ൌ ߨݎଶ ଶ 2 െ ܴ ܵ ൌ ߨ · ቀ32ቁ ଶ 2 െ ߨ 2 ൌ ߨ · 94 2 െ ߨ 2 ܵ ൌ 9ߨ 8 െ ߨ 2 ൌ 9ߨ െ 4ߨ 8 ܵ ൌ 5ߨ 8 A razão R/S entre as áreas das regiões R e S mostradas na figura é: ܴ ܵ ൌ ߨ 2 5ߨ 8 ൌ ߨ 2 · 8 5ߨ ൌ 8 10 ൌ 0,8 Letra C 42. (ATRFB 2009/ESAF) Em uma superfície plana horizontal, uma esfera de 5 cm de raio está encostada em um cone circular reto em pé com raio da base de 5 cm e 5 cm de altura. De quantos cm é a distância entre o centro da base do cone e o ponto onde a esfera toca na superfície? a) 5 b) 7,5 c) 5 + 2/25 d) 25 e) 10. CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 68 www.pontodosconcursos.com.br Resolução. Uma esfera é uma figura com formato de uma bola de futebol. Um cone é uma figura com formato daqueles “chapéus de palhaço” que vemos em festa de aniversário de criança. Segue o desenho de um cone: A base de um cone é uma circunferência. Seu perfil é de um triângulo. A figura abaixo representa uma esfera, encostada num cone, ambos sobre uma superfície horizontal. A esfera foi desenhada de modo que seu raio é igual à altura do cone (ambas valem 5). Seja d a distância perguntada (entre o centro da base do cone e o ponto em que a esfera toca o solo). CURSO ON-LINE – MATEMÁTICA E RACIOCÍNIO LÓGICO - SENADO PROFESSOR: GUILHERME NEVES 69 www.pontodosconcursos.com.br Como os pontos P e Q estão a uma mesma distância em relação ao solo, então eles estão ao longo de uma mesma horizontal. Com isso, o segmento PQ tem medida igual à d. Seja R o ponto em que a circunferência toca o cone: O ângulo entre o raio da circunferência e o segmento de reta tangente à circunferência é de 90º. Assim, o ângulo destacado em vermelho na figura abaixo é de 90º: Agora vamos observar o triângulo PST na figura abaixo: CURSO ON-LINE
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