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PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 1 l PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 2 1) Considere os triângulo T1 , T2 , ... , etc., abaixo. Assinale os pares de triângulos congruentes e indique o caso de congruência. Resposta : ( 1 e 8 ) , ( 2 e 7 ) , ( 3 e 5 ) , ( 4 e 11 ) , ( 6 e 10 ) , (9 e 12 ) 2) Nos casos a) , b) e c) abaixo, selecione os triângulos congruentes e indique o caso de congruência. PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 3 3) Na figura, o triângulo ABC é congruente ao triângulo DEC . Determine o valor de e . 5 48 12 ; 3 2 10 10 4) Na figura, o triângulo ABD é congruente ao triângulo CBD. Calcule x e y e os lados do triângulo ACD . 2x 3y 8 2x 3y 8 (1) x 2y x 2y 0 (2) Resolvendo (1) e (2) tem-se: 2x 3y 8 2x 4y 0 ----------------- y 8 x 16 Daí, 32CD 32AD 32AC Observação : A figura real é na realidade um triângulo equilátero. 5) Na figura, o triângulo CBA é congruente ao triângulo CDE. Determine o valor de x e y e a razão entre os perímetros desses triângulos. CBA CDE pelo caso ALA ; Daí, 2x 6 22 x 14 ; 3y 5 35 y 10 ; BC DC z ; Daí, No CBA temos : 57p2614235z)CBA(p2 No CDE temos : 57p2510.322z)CDE(p2 Logo, a razão entre os perímetros é : 157 57 )CDE(p2 )CBA(p2 Critério ALA de congruência : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes um lado e os dois ângulos a ele adjacente, então esses triângulos são congruentes. PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 4 6) Na figura, sabendo que C é ponto médio de BE, prove que os triângulos ABC e DEC são congruentes. Em C temos ângulos opostos pelo vértice (o.p.v.) ; C é ponto médio de BE BC EC ; Pelo caso ALA ABC DEC 7) Na figura abaixo, sabendo que e , prove que os triângulos ABC e CDA são congruentes. AC é lado comum aos dois triângulos; Como e , segue pelo caso ALA que ACB CDA Critério ALA : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes um lado e os dois ângulos a ele adjacente, então esses triângulos são congruentes. 8) Se e , demonstre que o triângulo ABC é congruente ao tri- ângulo ABD . AB é lado comum aos dois triângulos; Como e , segue pelo caso ALA que ABC ABD . 9) Na figura, sendo BF CD , ®ABC ®FDE e ®BAC ®DEF, prove que AC EF . BF CD , FCBC e FCDF BC DF ; é ângulo adjacente aos lados BC e DF ; é ângulo oposto aos lados BC e DF. Pelo critério LAAo tem-se : BCA DFE AC EF Critério LAAo : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes um lado, um ângulo adjacente e o ângulo oposto a esse lado, então esses triângulos são congruentes. PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 5 10) Na figura, sendo AB AE , ®BAD ®CAE , ®ABC ®AED 90 , prove que BC DE . Basta provar que o AED ABC ; No AED tem-se em A o ®() ; No ABC tem-se em A o ®() ; Como AB AE, segue pelo critério ALA que AED ABC BC ED . 11) Questão Contextual : Demonstre que a mediana relativa à base de um triângulo isósceles é também bissetriz e altura. ABC é isósceles AB AC ; Se AD é mediana relativa à base BC, então pela definição de mediana temos que BD CD ; AD é lado comum ; Pelo critério LLL ABD ACD ®BAD ®CAD AD é bissetriz . Sendo ABD ACD ®ADB ®ADC e como ambos são ângulos adjacentes e suplementares segue que 90 ; Da definição de altura segue que AD é altura relativa à base BC . Mediana de um triângulo é o segmento que une o ponto médio de um lado do triângulo até o vértice oposto a esse lado Critério LLL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruen- tes os três lados, então eles são congruentes. Altura de um triângulo é o segmento de reta perpendicular à reta suporte de um lado do triângulo com extremidades nesta reta e no vértice oposto ao lado considerado. 12) Questão Contextual : Prove que a bissetriz relativa à base de um triângulo isósceles é também mediana. Seja BC base do ABC ; ABC é isósceles AB AC ; AD é lado comum ; Se AD é bissetriz ®BAD ®ACD ; Pelo critério LAL ABD ACD BD CD D é ponto médio de BC ; Da definição de mediana, segue que AD é mediana relativa à base BC . 13) Questão Contextual : Prove que as medianas relativas aos lados congruentes de um triângulo isósceles são congruentes. ABC é isósceles AB AC ; MC é mediana M é ponto médio de AB; NB é mediana N é ponto médio de AC; Como AB AC AM NA ; ®A é comum aos ABN e ACM ; Pelo critério LAL ABN ACM BN CM Critério LAL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes dois lados e o ângulo compreendido, então eles são congruentes. PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 6 14) Questão Contextual : Seja, num plano, um segmento AB e um ponto P eqüidistante de A e B. Prove que o ponto P pertence à mediatriz do segmento AB Seja M o ponto médio de AB . Se PAB P M e, nesse caso, é imediato que P pertence à mediatriz. Se PAB , provemos que PM é a mediatriz, i.e., PM AB . Como P é equidistante de A e B PA PB ; M é ponto médio de AB AM MB PM é lado comum ; Logo, pelo critério LLL APM BPM ®AMP ®BMP ; e sendo ângulos suplementares e iguais, ambos medem 90 PM AB Mediatriz é a reta perpendicular a um lado do triângulo, traçada pelo seu ponto médio. As três mediatrizes de um triângulo se encontram em um único ponto, o circuncentro, que é o centro da circunferência circunscrita ao triângulo, que passa pelos três vértices do triângulo. Critério LLL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes os três lados, então eles são congruentes. 15) Questão Contextual : Prove que todo ponto da mediatriz é equidis- tante dos extremos do segmento. Seja P um ponto qualquer da media- triz e seja M o ponto médio de AB . Se P M AM MP e nada temos a provar. Se P M temos nos AMP e BMP : AM MB (pois M é ponto médio de AB ; ®PMA ®PMB (pois PM é mediatriz ; PM é lado comum ; Então, pelo critério LAL AMP BMP PA PB P é equidistante de A e B . Critério LAL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes dois lados e o ângulo compreendido, então eles são congruentes. PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 7 16) Na figura, AB BC , AB BD eBC BD. Prove que o ACD é isósceles. BC BD ; ®ABC ®ABD ; AB é lado comum ; Pelo critério LAL ABC ABD AC AD ACD é isósceles. 17) Questão Contextual : Prove que a soma das medidas de dois ângulos internos quaisquer de um triângulo é menor do que 180 . Seja um ABC qualquer (fig.) ; Seja M o ponto médio de AB ; Sobre a semirreta CM tomemos um ponto P tal que CM MP ; Logo, CM MP , AM MB e ®M (o.p.v.) pelo caso LAL ACM BPM ®CAM ®PBM , i.é. , ; Sendo ®ABC , tem-se 180 pois PBC, ou seja, não é um ângulo raso ( 180) ; Logo, 180 180 pois ( ) , i.é. , a soma de dois ângulos internos quaisquer é menor que 180 . 18) Questão Contextual : Prove o Teorema do ângulo Externo , “Em todo triângulo, a medida de um ângulo externo ê é maior do que a medida de qualquer ângulo interno não adjacente a ele .” Seja um ABC qualquer (fig.) ; Seja M o ponto médio de AB ; Sobre a semirreta CM tomemos um ponto P tal que CM MP ; Logo, CM MP , AM MB e ®M (o.p.v.) pelo caso LAL ACM BPM ®CAM ®PBM , i.é. , ; Sendo ®ABC , tem-se 180 pois PBC, ou seja, não é um ângulo raso ( 180) ; Logo, 180 180 ( esta desigualdade foi provada no problema 17 ) . Segue daí que : 180 180 (1) ; Como ê e são suplementares ê 180 ê 180 (2) ; De (1) e (2) ê ê . Analogamente, tomando-se o ponto médio do lado BC , conclui-se que ê ®C . Critério LAL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes dois lados e o ângulo compreendido, então eles são congruentes. A soma das medidas de dois ângulos internos quaisquer de um triângulo é menor do que 180 . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 8 19) Prove a desigualdade relativa ao ABC , “Ao maior lado se opõe o maior ângulo ”. Seja AB o maior lado do ABC ; Seja ®BCA e ®BAC ; Seja PAB tal que BP BC ; Temos : e como o BPC é isósceles de base PC (1) ; ( ) é ângulo externo ao PAC (2) (esta desigualdade foi provada no problema 18 ) ; De (1) e (2) segue que e . Analogamente, usando e ®B , concluiremos que ®B . 20) Prove que : “Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele.” Por C conduzimos uma reta CD paralela à reta AB . Assim, teremos duas paralelas cortadas por uma reta transversal AC e determinando os ângulos e ; pois são ângulos alternos internos ; pois são ângulos correspondentes ; Daí, ê . Um ângulo externo ê é maior do que a medida de qualquer ângulo interno não adjacente a ele . 21) Prove a Desigualdade Triangular : “ Em todo triangulo, cada lado é menor que a soma dos outros dois . ” Seja P um ponto sobre a semirreta CA tal que AP AB (1) ; PC AC AP ( 1) PC AC AB ; APB é isósceles de base PB ; Temos que ; Segue daí que, pelas relações de desigualdade nos triângulos , “ ao maior ângulo opõe-se o maior lado e vice-versa . ” (ver problema 19 ), temos : PC BC AC AP BC (1) AC AB BC BC AB AC PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 9 22) Questão Contextual : Num triângulo retângulo, a mediana relativa à hipotenusa é perpendicular à hipotenusa. Prove que esse triângulo é isósceles. Sendo MB a mediana AM MC M é ponto médio de AC ; ®AMB ®CMB 90, pois MB é perpendicular comum a AM e MC ; Sendo AM MC , ®AMB ®CMB e MB o lado comum critério LAL AMB CMB AB BC , logo o ABC é isósceles . 23) Questão Contextual : Prove que um triângulo que tem dois ângulos internos congruentes é isósceles . Seja AP a bissetriz do ®A ; Temos então que : ®BAP ®CAP /2 ; ®ABP ®ACP ; AP é lado comum ; Pelo critério LAAo APB APC AB AC , ou seja, ABC é isósceles . Mediana de um triângulo é o segmento que une o ponto médio de um lado do triângulo até o vértice oposto a esse lado Critério LAAo : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes um lado, um ângulo adjacente e o ângulo oposto a esse lado, então esses triângulos são congruentes. 24) Na figura abaixo, tem-se que ®ACD ®ADC e ®CAB ®DAB . Mostre que ®ACB ®ADB . No ACD tem-se ®ACD ®ADC ACD é isósceles AC AD ; No ADB tem-se AD AC do ACD ; Logo, pelo critério LAL tem-se que : ADB ACB ®ADB ®ACB . 25) Na figura ao lado, tem-se AD BC e ®A ®B , sendo os quatro pontos coplanares. Prove que ®C ®D . AD BC ; ®A ®B ; AB é lado comum critério LAL ADB BCA AC BD ; Daí, AD BC , AC BD , DC lado comum critério LLL ADC BCD ®C ®D PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 10 26) Os planos e interceptam-se segundo a reta AB . Tomam-se os pontos C e D , de modo que CA CB e DA DB . Mostre que ®DAC ®DBC . Basta notar que : AD BD ; AC BC e AB é lado comum ; Pelo critério LLL DAC DBC ®DAC ®DBC . 27) Questão Contextual : Prove que se um triângulo tem um ângulo interno reto, então os outros dois ângulos internos são agudos. Se Bˆ é reto, o ângulo externo ê também é reto, ou seja, 90 . Como a medida do ângulo externo ê é maior que a medida de qualquer ângulo interno não adjacente a ele ( esta afirmativa está provada no problema 18 ) , segue que Bˆ ê 90 Cˆ;Aˆ , i.é., Cˆ;Aˆ 90 , ou seja, Cˆ;Aˆ são ângulos agudos . Veja outra solução no Problema 35 28) Questão Contextual : Prove que as bissetrizes relativas aos lados congruentes de um triângulo isósceles são congruentes . ABC é isósceles ®ABC ®ACB e AB AC ; Como BN e CN são bissetrizes, então ®ABN ®ACM ; Temos então : AB AC ; é ângulo comum ; caso ALA ®ABN ®ACM . ABN ACM BN CM 29) Questão Contextual : Prove que, se a bissetriz relativa a um lado de um triângulo é também mediana relativa a esse lado, então esse triangulo é isósceles. Tomemos um ponto P sobre o prolongamento de AM tal que MP AM ; AM é bissetriz ®BAM ®CAM ; AM é mediana BM CM ; ®AMB ®PMC pois são o.p.v. ; Então, pelo critério LAL , AMB PMC ®CPM e AB PC ; APC é isósceles AC PC ; Como AB PC e AC PC AB AC e, daí, ABC é isósceles . Critério ALA : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes um lado e os dois ângulos a ele adjacente, então esses triângulos são congruentes. Critério LAL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes dois lados e o ângulocompreendido, então eles são congruentes. PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 11 30) Com segmentos de 8 cm, 5cm e 18 cm pode-se construir um triângulo? Por que ? Não é possível, pois os segmentos dados não satisfazem a Desigualdade Triangular , ou seja, 8 < 5 18 (verdadeiro) 5 < 8 18 (verdadeiro) 18 < 8 5 (falso) 31) Determine o intervalo de variação x, sabendo que os lados de um triângulo são expressos por x + 10, 2x + 4 e 20 - 2x . Pela Desigualdade Triangular , devemos ter : )1(14xx204x210x )2(xx22010x4x2 320 )3(x9x210xx20 56 Resolvendo as inequações (1) , (2) e (3) teremos : Resposta : 3 26x5 6 que é a variação de x para que exista o triângulo . 1 Desigualdade Triangular : Em todo triângulo, cada lado é menor que a soma dos outros dois. 32) Demonstre que o perímetro do triângulo MNP é menor que o perímetro do triângulo ABC da figura . Pela Desigualdade Triangular , e considerando os PMB , NPA e MNC temos : PM PB MB PN PA NA MN MC NC Somando essas desigualdades, temos : PMPNMN PBMBPANAMCNC PB PA AB Como NA NC AC MB MC BC Segue que : PM PN MN AB AC BC 33) Se dois lados de um triângulo isósceles medem 38 cm e 14 cm, qual poderia ser a medida do terceiro lado ? Sendo o triângulo isósceles e sendo x o terceiro lado, x só pode ser 38 ou 14 ; Pela Desigualdade Triangular , temos : 38 x 14 14 x 38 As desigualdades acima só serão verdadeiras simultaneamente se x 38 . Uma outra solução seria : x a ! b x 52 x | a b | x 24 Então, 24 x 52 ; Como o triângulo é isósceles, então x 38 . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 12 33.1) Dois lados de um triângulo medem 3 cm e 4 cm . Quais as possiveis medidas do terceiro lado ? Seja x o terceiro lado. Pela Desigualdade Triangular 1, temos : x 3 ! 4 x 4 (1) x | 3 4 | x 1 (2) Por (1) e (2), teremos : 1 x 7 e, daí, as possíveis medida de x estarão entre o intervalo 1 e 7 (exclusive) . 33.2) O maior lado de um triângulo mede 5cm e o menor 2 cm. Quais as possíveis medidas do terceiro lado? Seja x o terceiro lado . Pela Desigualdade Triangular , temos : x 5 ! 2 x 7 (1) x | 5 2 | x 3 (2) Por (1) e (2), tem-se : 3 x 7 e, como o maior lado vale 5 , então : 3 x 7 5 . 33.3) Um triângulo possui dois lados de medidas 10cm e 17cm. Determine os possíveis valores do terceiro lado sabendo que ele é o quadrado de um inteiro. Seja x o terceiro lado . Pela Desigualdade Triangular , temos : x 10 ! 17 x 27 (1) x | 10 17 | x 7 (2) Por (1) e (2), tem-se : 7 x 27 , e, como x é quadrado de um inteiro , então : x 9 ; 16 ; 25 . 33.4) O lado AC do triângulo ABC tem comprimento 3,8 cm e o lado AB tem compri- mento 0,6 cm . Se o comprimento do lado BC é um inteiro, qual é o seu comprimento ? Pela Desigualdade Triangular , temos : BC AB ! BC BC 0,6 ! 3,8 BC 4,4 (1) BC | AB BC | BC | - 3,2 | BC 3,2 (2) Por (1) e (2), tem-se : 3,2 BC 4,4 , e, como x é um inteiro , então : BC 4 1 Desigualdade Triangular : Em todo triângulo, cada lado é menor que a soma dos outros dois. 33.5) Na figura abaixo, verifique que : a) Aplicando a Desigualdade Triangular nos quatro triângulos, temos : AB AO ! BO BC BO ! CO CD CO ! DO AD DO ! AO -------------------- (+) AB!BC!CD!DA AO!CO!BO!DO!BO!CO!DO!AO reagrupando, temos : AB!BC!CD!DA (AO!CO)!(BO!DO)!(BO!DO)!(AO!CO) o qual é equivalente a : AB!BC!CD!DA AC ! BD ! BD ! AC AB!BC!CD!DA 2 (BD ! AC) ACBD2 DACDBCAC ; b) Aplicando a Desigualdade Triangular nos BCD , ACD , ABD e ABC , temos : BD BC ! CD AC AD ! DC BD AB ! AD AC AB ! BC --------------------- (+) 2 (BD!AC) BC!CD!DA!CD!AB!DA!AB!BC 2 (BD!AC) 2 ( BC ! CD ! AB ! DA ) BD ! AC AB ! BC ! CD ! DA . DACDBCABACBD)b ACBD2 DACDBCAB)a PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 13 34) O lado AB de um triângulo ABC é expresso por um número inteiro. Determine o seu valor máximo, sabendo que os lados AC e BC medem respectivamente 27 cm e 16 cm e que ®C ®A ®B. Pela Desigualdade Triangular tem- se: AB 27 16 AB 43 (1) 27 AB 16 11 AB (2) 16 AB 27 -11 AB (3) As desigualdades (2) e (3) são equivalentes a : | -11 | AB (4) Temos então, com (1) e (4) : | -11 | AB 43 11 AB 43 Como se quer o maior valor do lado AB tal que ®C ®A ®B , então AB 15 (triângulo verde) , uma vez que pelas relações de desigualdade nos triângulos , “ ao menor ângulo opõe-se o menor lado e vice-versa . ” Desigualdade Triangular : Em todo triângulo, cada lado é menor que a soma dos outros dois. 35) Questão Contextual : Mostre que o triângulo retângulo tem dois ângulos agudos. Seja o ângulo externo relativo ao ângulo reto do triângulo. Então é ângulo suplementar ao ângulo reto do triângulo, i.é. , 90 180 90 ; Pelo Teorema do Ângulo Externo e e como 90 90 e 90 , ou seja, e são ângulos agudos. Veja outra solução no Problema 27 36) Questão Contextual : Mostre que a hipotenusa de um triângulo retângulo é maior que cada um dos catetos. Usando a figura anterior temos : o ângulo externo relativo ao lado reto do triângulo ; Então é ângulo suplementar ao ângulo reto do triângulo, i.é. , 90 180 90 ; Pelo Teorema do Ângulo Externo e e como 90 90 e 90 , ou seja, e são ângulos agudos ; Daí, conclui-se que 90 é o maior ângulo interno do triângulo e, pelas relações de desigualdade nos triângulos , “Ao maior ângulo opõe-se o maior lado e vice-versa”, ou seja, o maior lado é a hipotenusa que se opõe ao maior ângulo que é 90 . ( esta relação de desigualdade triangular foi provada no problema 19 ) Teorema do Ângulo Externo de um triângulo: “ Em todo triângulo, a medida de um ângulo externo ê é maior do que a medida de qualquer ângulo interno não adjacente a ele. ” PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 14 37) Questão Contextual : Mostre que o triângulo obtusângulo tem dois ângulos agudos. ê é ângulo suplementar de ; Como 90 ê 90 ; Pelo Teorema do Ângulo Externo ê e ê e sendo ê 90 90 e 90 , ou seja, e são ângulos agudos ; 38) Questão Contextual : Mostre que o lado oposto ao ângulo obtuso de um triângulo obtusângulo é maior que cada um dos outros lados. Usando a figura anterior temos : ê é ângulo suplementar de ; Como 90 ê 90 ; Pelo Teorema do Ângulo Externo ê e ê e sendo ê 90 90 e 90 , ou seja, e são ângulos agudos ; Como 90 (ângulo obtuso) é o maior ângulo no triângulo, pelas relações de desigualdadenos triângulos , “Ao maior ângulo opõe-se o maior lado e vice-versa ”, tem-se que o maior lado é oposto ao ângulo obtuso. ( Esta relação de desigualdade triangular foi provada no problema 19 ) Teorema do Ângulo Externo de um triângulo: “ Em todo triângulo, a medida de um ângulo externo ê é maior do que a medida de qualquer ângulo interno não adjacente a ele. ” 39) Questão Contextual : Mostre que a hipotenusa de um triângulo retângulo é maior que a semissoma dos catetos. Seja um triângulo retângulo T de hipotenusa a e catetos b e c ; Como a é o maior dos lados de T temos : somando membro a membro : --------- + 2a b c 40) Questão Contextual : Prove que qualquer lado de um triângulo é menor que o semiperímetro. Usando a Desigualdade Triangular , temos: a b c Somando a em ambos os membros da inequação tem-se : 2a a b c a 2 cba a semiperímetro . 41) Se P é um ponto interno de um triângulo ABC , mostre que ®BPC é maior que ®BAC . Seja ®BPC e ®BAC ; é ângulo externo do CPS ; é ângulo externo do ASB ; Segue daí que, se e Desigualdade Triangular : Em todo triângulo, cada lado é menor que a soma dos outros dois. ca ba 2 cba PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 15 42) Se P é um ponto interno de um triângulo ABC, mostre que : PB PC AB AC . Prolongue-se BP até o lado AC do ABC num ponto Q ; De acordo com a Desigualdade Triangular , temos : AB AQ BQ (1) PQ QC PC (2) ------------------- ( ) AB PQ AQ QC BQ PC AB PQ AC PB PQ PC AB AC PB PC PB PC AB AC 43) Se P é um ponto interno de um ABC e x PA , y PB e z PC , mostre que x y z está entre o semiperímetro e o perímetro do ABC . x y AB y z BC x z AC --------------- (+) 2x2y2z ABBCAC 2 ACBCABzyx x y z P (1) x AB y BC z AC ---------- (+) x y z AB BC AC x y z 2P (2) De (1) e (2), tem-se : P x y z 2P Desigualdade Triangular : Em todo triângulo, cada lado é menor que a soma dos outros dois. O símbolo utilizado para o perímetro é 2P e para o semiperímetro é P . 44) Se ma é a mediana relativa ao lado a de um triângulo de lados a, b e c , então : Seja AM ma a mediana relativa ao lado a do ABC e M o ponto médio de BC ; Seja D ponto sobre a semirreta AM tal que AM MD ; Como AM DM , ®M (o.p.v) e BM CM critério LAL AMB DMC AB DC c ; Da Desigualdade Triangular , temos : 1º) 2ma b c ma 2 cb (1) ; 2º) b 2ma c am2 cb (2) ; 3º) c 2ma b am2 bc (3) ; (2) e (3) equivale a : amc cb (4) ; Logo, por (1) e (4), tem-se : 2 cbmc cb a Desigualdade Triangular : Em todo triângulo, cada lado é menor que a soma dos outros dois. 2 cbm2 cb a PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 16 45) Questão Contextual : Prove que a soma das medianas de um triângulo ABC é maior que o seu semiperímetro e menor que o perímetro. 1ª) Parte : ma mb mc P ( semiperímetro ) De acordo com a Desigualdade Triangular, temos : a mc c/2 b ma a/2 c mb b/2 ------------------ (+) P2 cbammm mmm2 cba )mmm(2cba 2 cba)mmm(2cba 2 cbammmcba cba cba cba cba cba Desigualdade Triangular : Em todo triângulo, cada lado é menor que a soma dos outros dois. 2ª) Parte : ma mb mc 2P ( perímetro ) Seja AM ma a mediana relativa ao lado a do ABC e M o ponto médio de BC ; Seja D ponto sobre a semirreta AM tal que AM MD ; Como AM DM , ®M (o.p.v) e BM CM critério LAL AMB DMC AB DC c ; Da Desigualdade Triangular , tem-se : 2ma b c (1) ; De modo análogo, teremos : 2mb a c (2) ; 2mc a b (3) ; Somando (1), (2) e (3), teremos : P2cbammm )cba(2)mmm(2 )cba(2m2m2m2 cba cba cba Critério LAL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes dois lados e o ângulo compreendido, então eles são congruentes. PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 17 45.1) Questão Contextual : Demonstrar que a soma das três alturas de um triângulo acutângulo é maior que o semiperímetro. Pela Desigualdade Triangular 1 tem-se: )1(BCACAB2h CMBMACAB 2h ) (---------- - CMACh:ACM BMABh:ABM A A A A Analogamente, para hB e hC , temos : )2(BCACABh2 B )3(BCACABh2 C Somando (1) , (2) e (3), teremos : P2 ACBCABhhh ACBCAB3hhh6 CBA CBA 1 Desigualdade Triangular : Em todo triângulo, cada lado é menor que a soma dos outros dois. 45.2) Questão Contextual : M é um ponto qualquer do lado BC de um triângulo ABC. Demonstrar que AM ( a + b + c ) /2 , isto é, AM semiperímetro (P) . Aplicando a Desigualdade Triangular nos ABM e ACM, tem-se : )troSemiperíme(PMA ou 2 abcAM 2 BCACABAM BCACABAM2 CMBMACABAM 2 ) (---------- - CMACAM:ACM BMABAM:ABM PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 18 45.3) Questão Contextual : Prove que a distância entre quaisquer dois pontos dentro de um triângulo não é maior que a metade do perímetro do triângulo. Sejam X e Y pontos do interior do ABC e tracemos a reta que os une . Se esses pontos não estão do mesmo lado do triângulo, então tal reta intercepta os lados em dois pontos M e N, ocorrendo dois casos possíveis, conforme figura abaixo : Lembremos que : MNXY No primeiro caso : Aplicando a Desigualdade Triangular 1, tem-se : (2)CNBCBMMNBNBMMN ;)1(ANAMMN Somando (1) e (2), temos : 2 BCACABMNBCACABMN2 BCCNANBMAMMN2 )(-------------- (2)CNBCBMMN )1( ANAMMN No segundo caso : Novamente, pela Desigualdade Triangular, temos : 2 BCACABMNBCACABMN2 BCANBMAMMN2 )(-------------- (2) BCBMMN )1( ANAMMN Em ambos os casos, PXYPMN 1 Desigualdade Triangular : Em todo triângulo, cada lado é menor que a soma dos outros dois. 45.4) Questão Contextual : Demonstre o Teorema de Viviani 2 : “A soma das distâncias de um ponto qualquer no interior de um triângulo equilátero aos seus três lados é igual a altura do triângulo”.Sejam x, y e z as respectivas distâncias do ponto P até os lados do ABC e seja h, altura relativa ao vértice A . Calculemos as áreas dos BPC, APC e APB respectivamente : 2 zABS;2 yACS;2 xBCS APBAPCBPC A soma das três áreas é igual à área do ABC , ou seja : 12 hBC 2 zAB 2 yAC 2 xBC Como o ABC é equilátero, então : AB BC AC e (1) pode ser escrita como : hzyx 2 hBC 2 zBC 2 yBC 2 xBC 2 Vincenzo Viviani (1622-1703), matemático italiano , foi colaborador de Galileu Galilei, além de reconstruir os escritos de Arquimedes e Euclides. PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 19 46) Sendo as retas a //b , calcule x Sendo x e 50 alternos externos são ângulos congruentes x 50 . 47) Sendo as retas a //b , calcule x 1ª maneira : é suplementar de 120 60 ; x e são alternos internos x 60 . 2ª maneira : é o.p.v. de 120 120 ; x e são colaterais internos x e são ângulos suplementares x 60 . 48) Sendo as retas r // s , calcule x Os ângulos dados são alternos externos são congruentes. Daí, 2x 30 150 x 60 49) Sendo as retas r // s , calcule x e 2x são o.p.v 2x ; e (x 30) são colaterais internos ângulos suplementares 2x x 30 180 x 70 . 50) Sendo r//s , calcule x e y . x e 60 são colaterais internos ângulos suplementares x 120 . x e 105 são colaterais internos ângulos suplementares x 75 . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 20 51) Sendo r//s , calcule x e y . y e 3x 10 são alternos internos são ângulos congruentes y 3x 10. y 90 2x 180 (ângulo raso) 3x 10 90 2x 180 5x 100 x 20 . Daí, y 50 . 52) Na figura, sendo a//b , calcule . 70 (o.p.v.) ; 70 ( ângulos correspondentes ) ; 180 70 180 110 ; 70 70 110 30 . 53) 60x3 x ( ângulos correspondentes ) ; x 45 54) Os dois ângulos são colaterais externos, logo, são suplementares . 17x9 8x9 180 x 7,2 ou x 712’’ 55) e são alternos internos, logo, são iguais ; e são o.p.v., logo, são iguais ; Ou também, e são correspondentes , logo, são iguais . x 20 e y 30 PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 21 56) 8x 2x 30 x 5 ; 2x 30 40 ; Suplemento de 180 - 40 140 . 57) x y 180 58) z 50 60 180 z 70 ; y 60 ( alternos internos ) ; x 50 ( alternos internos ) ; 59) Determine o valor de y ou de x . a) y é ângulo externo , e, daí : y 65 45 y 110 b) y é ângulo externo , e, daí : y 70 50 y 120 c) Pela propriedade do ângulo externo : 3x30 x30x10 x 50 d) é ângulo externo do ABC 130 x 100 x 30 ; é ângulo externo do ACD 100 40 60 ; é ângulo externo do ADE 60 y 30 y 30 ; Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 22 60) O triângulo ABC é isósceles de base BC . Determine o valor de x . a) 2(x 15) x 180 x 50 b) 4x x 180 x 36 . c) Temos em A um ângulo externo ; Da propriedade do ângulo externo temos que : x 70 x x x 70 . Veja a demonstração desta propriedade no Problema 20 . Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. 61) Determine o valor de x . (segmentos com “marcas iguais” são congruentes) . a) Pela Lei Angular de Tales , tem-se no triângulo retângulo : x y 90 y 90 x ; Então, no triângulo equilátero temos: 3y 180 y 60 x 30 . b) Pela propriedade do ângulo externo , temos : 100 x y y 100 x ; Pela Lei Angular de Tales , temos : 2y90 180 2(100x) 90 180 2002x90 180 x 55 . Lei Angular de Tales : “ Em todo triângulo a soma dos seus ângulos internos é igual a 180 ” PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 23 62) Determine o valor de x . (segmentos com “marcas iguais” são congruentes) . a) ACD é isósceles y 25 ; Lei Angular de Tales z 130 ; w é suplementar de z w 50 ; ABC é isósceles ®B w 50 ; Aplique-se Lei Angular de Tales no ABC x 80 . b) AB AC y em D é ângulo externo do ADC y 2x ; No CDB tem-se : ( Lei Angular de Tales ) 2y z 180 2(2x) z 180 z 180 4x ; ABC é isósceles x z y e sendo y 2x, tem-se : 1 180 4x 2x x 36 . Lei Angular de Tales : “ Em todo triângulo a soma dos seus ângulos internos é igual a 180 ” Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. 63) Determine o valor de x . (segmentos com “marcas iguais” são congruentes) . a) x é ângulo externo do CDE x y z (1) ; ABC é equilátero 3z 180 z 60 (2) ; EFG é isósceles 2y 90 180 y 45 (3) ; (2) e (3) em (1), tem-se : x 45 60 x 105 . b) ABC é isósceles y 65 ; Pela Lei Angular de Tales , temos que no ABC z 50 ; z é ângulo externo ao BCD que é isósceles z 2x 50 2x x 25 . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 24 64) Na figura abaixo, ED // BC . Sendo ®BAE 80 e ®ABC 35, calcule a medida do ®AED . Prolongando-se o segmento AE até P e aplicando a Lei Angular de Tales no ABP, tem-se : y 35 80 180 y 65 ; y e z são alternos internos y z z 65 ; x e z são suplementares x 115 . Uma outra solução seria : Basta prolongar o segmento DE até AB no ponto P ; ®B e y são ângulos correspondentes ®B y y 35 ; x é ângulo externo ao APE x y 80 x 35 80 x 115 . Lei Angular de Tales : “ Em todo triângulo a soma dos seus ângulos internos é igual a 180 ” Ângulo Externo : Emtodo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. 65) Sendo r // s , calcule x e y (4x3x) e 70 são ângulos corres- pondentes 1 7x 70 x 10 ; e 70 são suplementares 110 y é ângulo externo 2 do ABC y 4x 40 110 y 150 . 66) Calcule x , sendo r //s . Seja uma reta paralela a r ( ou s ) ; y e 40 são alternos internos 3 y 40 ; z e x são alternos internos z x yx 112 40x 112 x 72 . 1 Ângulos correspondentes são congruentes (iguais). 2 Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. 3 Ângulos alternos internos são congruentes (iguais). PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 25 67) Se r // s , calcule . Seja t // r ( ou s ) ; x e 30 são alternos internos 1 x 30 ; xy 110 30y 110 y 80 ; e y são colaterais internos 2 e y são suplementares y 180 80 180 100 . 68) Na figura abaixo, as retas r e s são paralelas. Calcule . Seja t // r ( ou s ) ; 1803x 100 x 3 80 ; X e 2 são colaterais internos X e 2 são suplementares (3 80) 2 180 5 260 52 1 Ângulos alternos internos são congruentes. 2 Ângulos colaterais internos são suplementares ( somam 180 ). 69) Na figura abaixo, as retas r e s são paralelas. Calcule . Seja a reta t // r e passando por B ; x e 30 são alternos internos x 30 ; x y 80 30 y 80 y 50 ; Prolongando-se a reta BC até o ponto E da reta s tem-se : y e z são alternos internos, logo são congruentes z 50 ; é ângulo externo 3 do CDE z 50 50 50 100 . 70) Na figura, AB é paralelo a CD. Sendo ®CDB 150° e ®ABC = 25°, ca1cule ®CBD. ®BCD é alterno interno ao ®ABC , logo são congruentes ®BCD 25 ; Pela Lei Angular de Tales 4, temos que : ®CBD 25 150 180 ®CBD 5 . 3 Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. 4 Lei Angular de Tales : Em todo triângulo, a soma de seus ângulos internos é igual a 180 . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 26 71) Calcule o valor de x . Seja 2x 10 ; 2x 10 ; y 180 (ângulos suplementares) ; é ângulo externo 1, logo : x y 2x 10 x 180 2x 10 x 180 (2x 10 ) 3x 180 x 60 . 72) Os ângulos internos de um triângulo são proporcionais a 2, 3 e 4, respectivamente. Determine a medida do maior deles . Sejam , e os ângulos internos . A proporcionalidade dos ângulos permite- nos escrever 432 ou ainda, 3 2 e 3 4 ; temos pela Lei Angular de Tales 2 que 180 804060 1803 4 3 2 Logo, o maior dos ângulos é 80 . 1 Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. 2 Lei Angular de Tales : Em todo triângulo, a soma de seus ângulos internos é igual a 180 . 73) Calcule o valor da incógnita. a) e são suplementares 30 ; x é ângulo externo x x 110 . b) 125 e são suplementares 55 ; AB AC x x 55 ; 125 é ângulo externo do ABC 125 x y 125 55 y y 70 . c) Usando a propriedade do ângulo externo em B, temos : 2x30 x10180 2x30 x10 180 (2x 10 ) x30190 2x10 3x 210 x 70 . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 27 74) Na figura, o triangulo ABC é isósceles de base BC. Calcule 0 valor de x. ABC é isósceles y z ; Aplicando a Lei Angular de Tales 1 , temos : y z 80 180 2z 100 z y 50 ; z e 2x são suplementares z 2x 180 50 2x 180 x 65 . 75) Calcule x e y indicados na figura abaixo. x é ângulo externo 2 do BEC x 30 40 x 70 ; y é ângulo externo do ABE y 55 x y 55 70 y 125 . 1 Lei Angular de Tales : Em todo triângulo, a soma de seus ângulos internos é igual a 180 . 2 Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. 76) A figura mostra um triângulo ABC , isósceles , de base BC . Sendo BD bissetriz de ABC e CD a bissetriz de ACB, calcule o valor de x. ABC é isósceles os ângulos nos vértices B e C são congruentes. BD e CD são bissetrizes dos vértices A e B ; Aplicando a Lei Angular de Tales no ABC 80 180 2 2 100 50 ; Como 50 25 Aplicando a Lei Angular de Tales no DBC x 180 x 2 180 x 2.25 180 x 50 180 x 130 . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 28 77) 0 triângulo ACD da figura é isósceles de base AD. Sendo 12° a medida do ângulo BAD e 20° a medida do ângulo ABC , calcule a medida do ângulo ACD. y em D é ângulo externo 1 do DAB y 12 20 y 32 ; ACD é isósceles de base AD os ângulos da base são congruentes ; Lei Angular de Tales 2 no CAD x 32 32 180 x 64 180 x 116 . 78) Questão Contextual : Num triângulo isósceles ABC, o ângulo do vértice A vale 1/10 da soma dos ângulos externos em B e C . Sendo BC a base do triângulo, deter- mine o ângulo A. Sendo ABC isósceles, os ângulos da base são iguais ( ) e, daí, seus ângulos externos também são iguais, i.é., x y . x 180 xy 360 2 ; 10 2360z10 yxz (1) Pela Lei Angular de Tales temos : 8018010 23602 (2) (2) em (1) temos : 10 802360z z 20 1 Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. 2 Lei Angular de Tales : Em todo triângulo, a soma de seus ângulos internos é igual a 180 . 79) Questão Contextual : Um ângulo externo da base de um triângulo isósceles é os 5/4 do ângulo do vértice. Calcule os ângulos desse triângulo. Sendo o ABC isósceles, seus ângulos da base são congruentes ( y ) ; y e 5x/4 são suplementares, i.é., 4 x5180y1804 x5y (1) Pela Lei Angular de Tales , temos : 120x 720x6 720x101440x4 1804 x57202x1804 x51802x 180y2x Daí, em (1) teremos : 150180y 4 1205180y y 30 PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 29 80) Questão Contextual : Num triângulo ABC, o ângulo obtuso forma- do pelas bissetrizes dos ângulos B e C excede o ângulo A em 76°. Determine A. Aplicando a Lei Angular de Tales 1 no ABC tem-se : x 2y 2w 180 x 2(y w) 180 (1) Aplicando a Lei Angular de Tales no DBC tem-se : y w x 76 180 y w 104 x (2) (2) em (1), temos : x 2 (104 x) 180 x 208 2x 180 x 28 x 28 . 81) Prove que no triângulo ABC, da figura, vale a relação sendo AD bissetriz do angulo BAC . Temos que : ®BAD ®DAC ; 180 e 180 (1) ; De (1) decorre que : . 2ª maneira : é ângulo externo do ABD e é ângulo externo do ADC, chegando-se ao mesmo resultado . 1 Lei Angular de Tales : Em todo triângulo, a soma de seus ângulos internos é igual a 180 . 82) Questão Contextual : Num triângulo ABC , o ângulo formado pelas bissetrizes dos ângulos B e C , oposto a BC, é o quíntuplo do ângulo A . Determine a medida do ângulo A . Aplicando a Lei Angular de Tales no ABC, tem-se : Aplicando a Lei Angular de Tales no DBC, tem-se : De (1) e (2), temos : (3) em (1) tem-se : x 20 83) Na figura abaixo, calcule o valor de x em função de m . 4m é ângulo externo 2 do ABC 4m x ! y y 4m x (1) 3m é ângulo externo do CDE 3m y ! m y 2m (2) De (1) e (2) : 4m x 2m x 2m 2 Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. (1)180)zx(2x 180z2y2x (2)180zyx5 (3)zyx4 )zy(x5)zx(2x 180x4.2x PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 30 84) Questão Contextual : Num triângulo ABC qualquer, o ângulo oposto a BC formado pelas bissetrizes dos ângulos internos em B e C é igual ao suplemento do complemen- to da metade do ângulo do vértice A . Devemos mostrar que : 290180x No ABC temos : ( Lei Angular de Tales 1 ) ! 2y ! 2z 180 (1) No DBC temos : (Lei Angular de Tales ) x ! y ! z 180 (2) De (1) tiramos : 2 180zy Substituindo em (2), temos : 290180x1802 180x 85) Na figura, calcule o ângulo x , sendo o triplo de e o sêxtuplo de . Temos : 3 e 6 ; Pela Lei Angular de Tales , temos no ABC : 25180803 ; Logo, 75 e 150 ; No ponto C temos que y é suplemento do ângulo de 80 y 100 ; é ângulo externo 2 do DCE x ! y 150 x ! 100 x 50 . 1 Lei Angular de Tales : Em todo triângulo, a soma de seus ângulos internos é igual a 180 . 2 Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. 86) Questão Contextual : Em um triângulo ABC, o ângulo do vér- tice A é igual à oitava parte do ângulo obtuso formado pelas bissetrizes dos ângulos adjacentes a BC . Determine a medida do ângulo do vértice A . Temos que : x /8 ; Pela Lei Angular de Tales, temos : ! 2y ! 2z 180 ou seja, 180zy28 x (1) Ainda pela Lei Angular de Tales , x ! y ! z 180 (2) Por (1) e (2) conclui-se que : 38 x7zy 8 xxzy zyxzy28 x (3) em (1) tem-se : 96x1808 x728 x Segue daí que, 8 96 8 x 12 PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 31 87) Questão Contextual : Um ângulo externo do vértice de um triângulo mede 150. Determine : a) os ângulos do triângulo ; b) o ângulo obtuso formado pelas bisse- trizes dos ângulos da base do triângulo ; c) os ângulos formados pela bissetriz de um dos ângulos da base e pela bissetriz do ângulo do vértice . 2y ! 2z ! 30 180 (1) ! y ! z 180 (2) Comparando (1) e (2), tem-se : 2y ! 2z ! 30 ! y ! z y ! z 30 (3) Substituindo (3) em (2), tem-se : 105 ; Sendo AD bissetriz, esta divide pela metade, ou seja, /2 52,5 ; Daí, /2 é ângulo externo 1 do ADB , i.é. , /2 15 ! y 52,5 15 ! y y 37,5 ®B 75 Analogamente, /2 é ângulo externo do ADC , i.é. , /2 15 ! z 52,5 15 ! z z 37,5 ®C 75 donde conclui-se que o ABC é isósceles . é suplementar de /2 , ou seja, 180 /2 180 52,5 127,5 . 1 Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. 88) Questão Contextual : Determine a medida do menor ângulo formado pelas bissetrizes externas relativas aos vértices B e C de um triângulo ABC, sabendo que o ângulo A mede 76°. Pela Lei Angular de Tales 2 : ! ! 76 180 ! 104 ; 2y ! 180 (suplementares) 2w ! 180 (suplementares) -------------------- + 2(y ! w) ! ! 360 2(y ! w) ! 104 360 y ! w 128 ; Pela Lei Angular de Tales : x ! y ! w 180 x ! 128 180 x 52 . 2 Lei Angular de Tales : Em todo triângulo, a soma de seus ângulos internos é igual a 180 . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 32 89) Questão Contextual : Determine as medidas dos três ângulos de um triân- gulo, sabendo que o segundo é os 3/2 do primeiro e que o terceiro é a semissoma dos dois primeiros . Pela Lei Angular de Tales 1, temos: 60x720x15 1802 2 x3x 2 x3x Logo : 60C2 xxC 72Bx2/3B 60AxA 23 90) Questão Contextual : Os três ângulos de um triângulo são tais que o segundo mede 28 ° menos que o primeiro e o terceiro 10 ° mais que o primeiro. Determine os três ângulos do triângulo. Pela Lei Angular de Tales, temos : 66x 18010x28xx Logo : 76C10xC 38B28xB 66AxA 1 Lei Angular de Tales : Em todo triângulo, a soma de seus ângulos internos é igual a 180 . 91) Questão Contextual : Determine o ângulo formado pelas bissetrizes de dois ângulos colaterais internos de duas retas parale-las interceptadas por uma transversal qualquer . Pela Lei Angular de Tales temos : )1(2 360x 18022x e são colaterais internos 2 ! 180 (2) (2) em (1) temos : x 90 92) Questão Contextual : Na figura, determi- ne a medida do ângulo em função de m . Prolongando BC até D e aplicando a Lei Angular de Tales no ABD , temos : x ! 2m ! 3m 180 x 180 - 5m ; x e y são suplementares 3 y 180 x y 180 (180 5m) y 5m ; é ângulo externo 4 do CDE y ! m 5m ! m 6m . 2 Colaterais Internos são ângulos suplementares . 3 Ângulos Suplementares são ângulos cuja soma vale 180 . 4 Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 33 93) Na figura, sendo AB congruente a AC, AE congruente a AD, calcule a medida do angulo CDE, sendo que BAD 48°. 1ª maneira : Lei Angular de Tales no ABC, temos : 48!w!y!y 180 2y 180 (48!w) 2 w66y2 w48180y (1) Lei Angular de Tales no ADE, temos : w!z!z 180 2z 180 w 2 w90z (2) z é ângulo externo do DEC, logo: z x ! y 24x 2 w66x2 w90 2ª maneira : Lei Angular de Tales no ABC, temos : w!48!y!y 180 w 132 2y (1) Lei Angular de Tales no ADE, temos : w!z!z 180 w 180 2z (2) Comparando (1) e (2), tem-se : 132 2y 180 2z 2y!2z 48 2(z y) 48 zy 24 (3) ; z é ângulo externo do DEC, logo: z x!y x zy )3( x 24 3ª maneira : x!z y!48 ( ângulo externo do ABD ) z x!y ( ângulo externo do ADE ) -------------- () x 48 x 2x 48 x 24 94) Questão Contextual : Mostre que num triangulo ABC qualquer, o ângulo, oposto a BC , formado pelas bissetrizes dos ângulos externos em B e C é igual ao complemento da metade do ângulo do vértice A do triângulo. Pela Lei Angular de Tales , temos no ABC : z!w! 180 z ! w 180 ; z ! 180 (suplementares) w ! 180 (suplementares) ------------------ + z!w !! 360 ; Daí, ( 180 )!! 360 ! 180 ! ; Aplicando a Lei Angular de Tales no BCD , temos : 290x180x2 360x2180 360x2 180x22 PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 34 95) Determine a medida do ângulo do vértice A do triângulo isósceles ABC, sabendo que os segmentos BC, CD, DE, EF e FA são congruentes . Seja x o ângulo no vértice A . AFE é isósceles ®AEF x ; ®EFD é ângulo externo 1 ao AFE ®EFD x!x ®EFD 2x ; DEF é isósceles ®EDF 2x ; ®CED é ângulo externo ao AED ®CED x!2x ®CED 3x ; EDC é isósceles ®ECD 3x ; ®CDB é ângulo externo ao ADC ®CDB x!3x ®CDB 4x ; BCD é isósceles ®CBD 4x ; ABC é isósceles ®BCD x ; Aplicando a Lei Angular de Tales 2 no ABC teremos : x!4x!(3x ! x) 180 9x 180 x 20 . 1 Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. 2 Lei Angular de Tales : Em todo triângulo, a soma de seus ângulos internos é igual a 180 . 96) Na figura, o triângulo ABC é equilátero e o triângulo CDB é isósceles. Calcule o valor de 2x + y sendo ®BCD x e ®ABD y . Aplicando a Lei Angular de Tales no CDB, tem-se : 2x ! 90 180 x 45 ; Aplicando a Lei Angular de Tales no ABC, tem-se : 3(y x) 180 3y 3.45 180 y 105 ; Logo, 2x ! y 2.45 ! 105 195 . 97) Na figura a seguir, ABC é um triângulo retângulo e isósceles e ACD é um triângulo isósceles de base CD. Calcule x. ABC é retângulo e isósceles ®BAC ®BCA 45 ; ®BAC!®ACD!61 180 ( suplementares ) 45 ! !®ACD!61 180 ®ACD 74 ; ACD é isósceles de base CD ®ADC ®ACD 74 ; Pela Lei Angular de Tales no ACD tem-se : x ! 74 ! 74 180 x 32 . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 35 98) Questão Contextual : Considere o triângulo ABC , em que AB AC 5 cm e BC 7 cm . Sobre o lado BC tomamos um ponto D tal que BD 3 cm e pelo ponto D traçamos DE e DF respectivamente paralelos a AC e AB, com E em AB e F em AC . Calcule o perímetro de AEDF. ABC é isósceles ®ABC ®ACB ; AB//FD ®FDC ®ABC (ângulos correspondentes 1 ) ; AC//ED ®EDB ®ACB (ângulos correspondentes ) ; AE//FD é cortada pela transversal EF ®AEF ®DFE ; Seja yCFDF xDEBE Temos que FDEEAF DFEAEF comumladoéEF daí, pelo caso LAAo 2 AEF DFE AF DE x e FD EA y ; Logo, o perímetro (2P) é igual a : 2PAEDF x!x!y!y 2PAEDF 2(x!y) 2 . 5 2PAEDF 10 1 Ângulos Correspondentes são congruentes (mesma medida). 2 Critério LAAo : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes um lado, um ângulo adjacente e o ângulo oposto a esse lado, então esses triângulos são congruentes. 99) Na figura, ABCD é um retângulo e AME é um triângulo. Calcule ®EAB e ®BEM . ABCD é retângulo AB//DC e AC é reta transversal (diagonal) que as corta ®BAC ®ACD 36, pois são alternos internos 3 ; AEM é equilátero e, portanto, seus ângulos internos são iguais a 60 ; Logo, x ! 36 60 x 24 ; CMD é isósceles ®CMD 108 ®AMB é o.p.v. ®AMB 60 ! ®BME 108 60 ! ®BME ®BME 48 ; BM AM EM BME é isósceles Daí , y ! y ! 48 180 2y 132 y 66 . 3 Ângulos Alternos Internos são congruentes. PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 36 100) Da figura, sabemos que AB AC, A 100 e AD BC. Determine x ®CBD. 1ª MANEIRA Seja AB AC b e seja CD a ; Como BC AD BC a ! b ; Tracemos o segmento AP tal que AP b e de tal modo que ®BAP 60 . Com esse procedimento fica construído um triângulo equilátero, APB de lado b ; Considerando os ABC e PAD, notemos que os ângulos das bases BC e AD , medem 40 e as bases dos mesmos medem (a!b) ; Logo, pelo caso LAL 1, ABC PAD ®APD 100 e PD AC b ; Daí, no BPD ( isósceles ) temos que ®BDP ®DBP` 10 ; Com isso, x 10 pois ABP é equilátero (ângulos internos iguais a 60 ) . 1 Critério LAL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes dois lados e o ângulo compreendido, então eles são congruentes. 2ª MANEIRA Pelo ponto A tracemos um segmento AD’ AD t.q. ®DAD’ 60 ; Desta construção temos um ADD’ equilátero ®ADD’ ®AD’D 60 ; O ABC é isósceles ®ABC ®ACB 40 ; Note que, CB'AD 40ACB'BAD comumladoéBD Daí, ACB BAD’ pelo caso LAL ®AD’B 40 e BD’ BA ; Note que, D'DAD B'DAB comumladoéBD Daí, ABD D’BD pelo caso LLL 2 ®ABD ®D’BD 40 ! x ; Logo, pela Lei Angular de Tales 3 no ABD’,tem-se : 180x28080 180x4024040 2x 20 x 10 . 2 Critério LLL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes os três lados, então eles são congruentes. 3 Lei Angular de Tales : Em todo triângulo, a soma de seus ângulos internos é igual a 180 . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 37 101) Na figura seguinte, AS é bissetriz interna do triângulo ABC. Calcule x, sabendo que AB AS SC . ASC é isósceles ®A ®C x ; ABS é isósceles ®B ®S y ; AS é bissetriz 1 interna do ABC ®BAS ®CAS x ; y é ângulo externo 2 do ASC y x ! x y 2x ; ®ASB e ®ASC são suplementares ®ASC 180 y ; Segue daí que, ®ASC é ângulo externo do ABS , ou seja, 180x5 x2xx2180 yxy180 x 36 . 1 A bissetriz de um ângulo é uma semirreta interna ao ângulo, com origem no vértice do ângulo e que o divide em dois ângulos congruentes . 2 Ângulo Externo : Em todo triângulo, qualquer ângulo externo é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele. 102) Questão Contextual : ABC e A’B’C’ são dois triângulos nos quais são iguais : 1) os lados BC e B’C’ ; 2) os ângulos B e B’ ; 3) as bissetrizes internas BD e B’D’. Mostrar que os dois triângulos são congruentes. Temos que ®B ®B’ ; Se BD B’D’ são bissetrizes , então elas dividem B e B’ em partes iguais ®CBD C’B’D’ /2 ; Daí, pelo caso LAL 3 BCD B’C’D’ ®BCD ®B’C’D’ ; Considerando os ABC e A’B’C’ temos: 'CC 'BB 'C'BBC Logo, pelo caso ALA 4 temos que ABC A’B’C’ 3 Critério LAL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes dois lados e o ângulo compreendido, então eles são congruentes. 4 Critério ALA : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes um lado e os dois ângulos a ele adjacente, então esses triângulos são congruentes. PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 38 103) Questão Contextual : BM e CN são duas medianas de um triângulo ABC. Prolonga-se BM de um segmento MP MB e CN de um segmento NQ NC. Demonstrar que os pontos P e Q são equidistantes do vértice A . BM e CN são medianas 1 M e N são pontos médios de AC e AB respectiva- mente . MP MB (por construção) ; MA MC ( M é ponto médio de AC) ; em M ( ângulos o.p.v. ) . As três congruências acima permitem concluir que, pelo critério LAL 2 , os MAP MCB AP BC ; NQ NC (por construção) ; NA NB ( N é ponto médio de AB ) ; em N ( ângulos o.p.v. ) . As três congruências acima permitem concluir que, pelo critério LAL , os NAQ NBC AQ BC ; AP BC e AQ BC AP AQ P e Q são equidistantes de A . 1 Mediana de um triângulo é o segmento que une o ponto médio de um lado do triângulo até o vértice oposto a esse lado . 2 Critério LAL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes dois lados e o ângulo compreendido, então eles são congruentes. 104) Questão Contextual : Num triângulo ABC, traça-se a bissetriz do ângulo A e sobre ela toma-se os segmentos AE AB e AF AC . Une-se B com F e C com E . Mostrar que BF CE . Conforme dados fornecidos pelo problema temos a figura abaixo : Sendo AFE a bissetriz 3 do ®A ®CAE ®BAE ; Temos então que : AC AF ; AE AB ; ®CAE ®FAB . As três congruências acima permitem concluir que, pelo critério LAL , os FAB CAE BF CE ; 3 A bissetriz de um ângulo é uma semirreta interna ao ângulo, com origem no vértice do ângulo e que o divide em dois ângulos congruentes . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 39 105) Questão Contextual : M e N são pontos dos catetos AB e AC de um triângulo retângulo isósceles ABC, tais que AM AN. As retas BN e CM cortam-se em O. Mostrar que o triângulo BOC é isósceles . Se o ABC é isósceles AB AC ; Observemos que : 90CAMBAN ACAB ANAM Destas três congruências, pelo caso LAL 1 ABN ACM CMBN ; Como O é ponto comum a CMeBN COBO BOC é isósceles . Observação : Neste caso, não vale o caso especial de congruência 2 (triângulos retângu- los), pois a princípio nada se pode concluir sobre a medida da hipotenusa dos triângulos ABN e ACM . Somente pelo caso LAL é que se pode afirmar que as hipotenusas são congruentes. 1 Critério LAL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes dois lados e o ângulo compreendido, então eles são congruentes. 2 Caso Especial de Congruência de triângulos : Se dois triângulos retângulos têm ordenadamente congruentes um cateto e a hipotenusa, então esses triângulos são congruentes . 106) Questão Contextual : Demonstrar que são congruentes dois triângulos que têm respectivamente iguais um lado e as alturas relati- vas aos outros lados. Temos : 90ID )catetos(IGDA )shipotenusa(FGBA Destas três congruências concluímos que, pelo caso especial de congruên- cia de triângulos 2 , que : ABD GFI ®B ®F ; Temos : 90JE )catetos(FJBE )shipotenusa(FGBA Destas três congruências concluímos que, pelo caso especial de congruên- cia de triângulos 2 , que : ABE GFJ ®A ®G ; Portanto, pelo caso ALA 3 temos que ABC GFH . 3 Critério ALA : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes um lado e os dois ângulos a ele adjacente, então esses triângulos são congruentes. PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 40 107) Questão Contextual : Provar que são congruentes dois triângulos que têm respectivamente iguais um lado, um ângulo adjacente a esse lado e a diferença dos outros dois lados . Sejam os ABC e DEF. Pelos dados do problema temos que : DEAB , ®CAB ®FDE e também que são congruentes a diferença entre os lados BCeAC e EFeDF , ou seja, EFDFBCAC o que equivale a : BCDFEFAC (1) Assim, prolongando-se os lados AC e DF até os pontos H e J respectiva- mente, e de tal modo que EFCH e BCFJ , teremos em virtude de (1), que os ABH DEJ pelo caso LAL 1 , EJBH . Segue daí que, pelo caso LLL 2 , BCH EFJ ®BCH ®EFJ ®ACB ®DFE (ângulos suplemen- tares). Consequentemente, teremos pelo caso LAAo 3 , que ABC DEF . 1 Critério LAL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes dois lados e o ângulo compreendido, então eles são congruentes. 2 Critério LLL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes os três lados, então eles são congruentes. 3 Critério LAAo : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes um lado, um ângulo adjacente e o ângulo oposto a esse lado, então esses triângulos são congruentes. 108) Questão Contextual : Provar que um triângulo que tem duas alturas de igual comprimentoé isósceles . Temos que : .90TR ;comumladoéBCBC ;CRBT Então, pelo caso especial de congru-ência (triângulos retângulos) 4 tem-se que : BCT BCR ®RBC ®TCB Logo, ABC é isósceles . 108.1) Questão Contextual : Num triângulo isósceles, cada ângulo da base mede o dobro da medida do ângulo do vértice. Achar a medida do ângulo do vértice. ! 2 ! 2 180 5 180 36 4 Caso Especial de Congruência de triângulos : Se dois triângulos retângulos têm ordenadamente congruentes um cateto e a hipotenusa, então esses triângulos são congruentes . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 41 109) Questão Contextual : Sobre os lados de um triângulo ABC constroem- se externamente os triângulos equiláteros BCD, CAE e ABF. Demonstrar que os segmentos AD, BE e CF são congruentes. Observe que CEACeCDBC , pois os BCD e ACE são equiláteros e, portanto, ®ECA ®DCB 60 ; Então no BCE ®BCE 60! e no DCA ®DCA 60! ®BCE ®DCA ; Logo, pelo caso LAL 1 ACD ECB EBAD . De maneira análoga, demonstra-se que EBeADCF . 1 Critério LAL : Se dois triângulos têm ordenadamente congruentes dois lados e o ângulo compreendido, então eles são congruentes. 110) Dado um triângulo acu- tângulo ABC , constroem-se os triângulos ABD e ACE , exteriores a ABC . Mostre que CD BE . ADB é equilátero AD AB e ®DAB 60 ; AEC é equilátero AE AC e ®EAC 60 ; Temos então : AEAC 60BAEDAC ABAD Pelo caso LAL DAC BAE DC BE . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 42 111) Seja ABC um triângulo isósceles, com AB BC e ®ABC 82 . Seja D um ponto no interior do triângulo tal que AD AB e ®DAC 11 . Ache a medida do ®DCB . Se ABC é triângulo isósceles, então os ângulos da base AC são tais que 49BˆAˆ . Una-se os pontos B e D . Logo, ®BAD 38 (49 11) e como AB AD segue que BAD é isósceles ®ABD ®ADB 71 . Traçando a bissetriz do ®ABC, o segmento BE será bissetriz, altura e também a mediatriz do lado AC ( pois o ABC é isósceles ) . Logo, ®ABE 41 ®EBD 30 ( 71 41 ) . Traçando a bissetriz do ®BAD, temos que o segmento AF será bissetriz, altura e mediatriz do lado BD ( pois o ABD é isósceles ) BF FD e ®FAD 19 ®MAE 30 ( 19 ! 11 ) ®AME 60 ®BMF 60 ( o.p.v ) . Como M mediatriz(BD), então M é equidistante de B e D BM MD . Logo, pelo caso LLL , temos que os BMF DMF ®FMD 60 ®DME 60 ( suplementares) . Resta-nos saber se os pontos M , D e C são colineares . Para isso veja a figura abaixo : Suponha que M , D e C não sejam colineares. Então teríamos o segmento MC e como M mediatriz (AC) MA MC e E sendo o ponto médio de AC AE EC . Então, pelo caso LLL , AME CME ®EMC 60 , o que é um absurdo, pois ®EMC ®EMD e ambos valendo 60 . Conclui-se, então, que D MC , isto é, os pontos M , D e C são colineares. Logo, ®MCA 30 e como ®BCA 49 , temos que : x 49 30 x 19 . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 43 112) O ABC , isósceles de base BC , é tal que os ®BAC 20 , ®DBC 60 e ®EDB 50 , conforme figura. Achar a medida do ®EDB . Sendo o ABC isósceles de base BC e ®A 20, então ®EBC ®ECB 80 . Resulta daí que , ®EBD 20 ( 80 60 ) ; ®DCE 30 ( 80 50 ) ; ®BDC 40 ( 180 60 80 ) ; ®BEC 50 ( 180 80 50 ) EBC é isósceles BE BC ( ) . Tracemos por B um segmento BF tal que ®FBC 20 (figura abaixo) . Note que: ®EBF 60 ( 80 20 ) ; ®BFC 80 pois os ângulos da base BC medem 20 e 80 . Segue daí que , o BFC é isósceles de base FC BF BC BE ( ). Daí, o BFE será isósceles de base EF . No entanto, sendo ®EBC 60, os ângulos da base EF também medirão 60, ou seja, ®BEF ®EFB BFE é isósceles/equilá- tero, i.é., EF BE BF ( ) . ®DEF 40 por suplementaridade . Note na figura abaixo que : ®DBF ®BDF 40 (calculado anterior- mente ) BDF é isósceles de base BD DF BF ( ) . Agora, perceba que DF EF DEF é isósceles de base DE (, figura abaixo) . Como ®EFD 40 ®DEF ®FED 70 . Portanto, 70 40 30 Obs. : O triângulo deste problema é conhecido como Triângulo Russo PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA - 44 113) Questão Contextual : Prove que retas paralelas distintas, secantes com uma circunferência, deter- minam na circunferência, entre as para- lelas, arcos de mesma medida. Considerando os APD e BPC temos que os segmentos PDPC e PAPB DPˆACPˆB pois são ângulos opostos pelo vértice. Segue então, pelo critério LAL de congruência de triângu- los, que BPC APD e, daí, ADBC . Como os ângulos inscritos 1 BDC e ACD são congruentes ( DCˆACDˆB ), segue que os seus correspondentes arcos BC e AD são congruentes, ou seja, possuem a mesma medida. 114) Mostre que se AB e CD são arcos de medidas iguais, de uma circunferência, então as cordas AB e CD são congruen- tes. Hipótese : CDAB Tese : CDAB Sendo O centro da circunferência e considerando os AOB e COD temos que RaioDOCOBOAO . Como CDAB então seus respectivos ângulos centrais 2 também são congruentes, ou seja, DOˆCBOˆA Segue então que, pelo critério LAL de congruência de triângulos que os AOB COD e, daí, CDAB 1 Ângulo Inscrito : É o ângulo que possui o vértice na circunferência e os lados são secantes a ela. A medida do ângulo inscrito é igual à metade do arco correspondente ( ou determinado por seus lados). 2 Ângulo Central : É o ângulo que possui o vértice no centro da circunferência. A medida de um arco de circunferência é igual a medida do ângulo central correspondente . 115) As cordas AB e CD de um círculo são perpendiculares em E , um ponto situado no interior do círculo. A reta perpendicular a AC por E intersecta o segmento BD em F . Mostre que F é o ponto médio de BD . Seja P o pé da perpendicular erguida até o ponto E e intersectando o ponto E . Seja no PCE, retângulo em P, ®PEC e ®PCE + 90 . Como AEC é retângulo em E ®PEA ®PAE (pelo fato de + 90) . Então : ®ACD é ângulo inscrito do AD AD 2 ; ®ABD também é ângulo inscrito do AD ®ABC ; ®CAB é ângulo inscrito do BC BC 2 ; ®BDC também é ângulo inscrito do BC ®BDC . ®DEF (o.p.v.) e ®BEF (o.p.v.) . Resulta daí que : EBF é isósceles de base BE BF EF ; DEF é isósceles de base DE DF EF ; Logo, se BF EF e DF EF BF DF F é ponto médio de BD . PROBLEMAS DE GEOMETRIA PLANA -
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