Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
© Sh ut te rs to ck /P op ar tic Livro do Professor Volume 6 Livro de atividades Matemática Saymon Michel Sanches ©Editora Positivo Ltda., 2017 Proibida a reprodução total ou parcial desta obra, por qualquer meio, sem autorização da Editora. Dados Internacionais para Catalogação na Publicação (CIP) (Maria Teresa A. Gonzati / CRB 9-1584 / Curitiba, PR, Brasil) S211 Sanches, Saymon Michel. Matemática : livro de atividades : livro do professor / Saymon Michel Sanches. – Curitiba : Positivo, 2017. v. 6 : il. ISBN 978-85-467-1569-5 1. Ensino médio. 2. Matemática – Estudo e ensino. I. Título. CDD 373.33 14 Geometria de posição Noções primitivas Ponto: é adimensional e é indicado por uma letra maiúscula do nosso alfabeto. Reta: é unidimensional e ilimitada em ambos os sentidos. É indica- da por uma letra minúscula do nosso alfabeto. Plano: É bidimensional e ilimitado em todas as direções. É indicado por uma letra grega minúscula. E C s r D P B A α Ponto e reta A∈ ∉ ∈ ∉ ∈r B r C r E r E s Ponto e plano P B E∈ ∉ ∉α α α Reta e plano r s⊂ ⊄α α Proposições primitivas Postulado 1 Existem pontos que pertencem a uma reta qualquer do espaço e outros que não pertencem a ela. Postulado 2 Por dois pontos do espaço, passa uma única reta. Postulado 3 Existem pontos que pertencem a um plano qualquer do espaço e outros que não pertencem a ele. Postulado 4 Por três pontos não colineares do espaço, passa um único plano. Postulado 5 Uma reta que tem dois de seus pontos em um plano está contida nesse plano. Teorema Existe um único plano que contém uma reta e um ponto não per- tencente a ela. Consequências dos postulados e do teorema: • três pontos não colineares determinam um plano; • uma reta e um ponto que não pertence a ela determinam um plano. Teorema Existe um único plano que contém duas retas concorrentes. Posições relativas Posições relativas entre duas retas Dadas duas retas quaisquer do espaço, temos: Posição relativa Nº. de pontos em comum Coplanares? Concorrentes 1 Sim Paralelas 0 Sim Reversas 0 Não Postulado 6 Por um ponto não pertencente a uma reta r do espaço, passa uma única reta s paralela à r. Dados uma reta e um plano quaisquer do espaço, temos: Posição relativa Intersecção Reta contida no plano A reta Reta secante ao plano Um ponto Reta paralela ao plano Vazia Dados dois planos quaisquer do espaço, temos: Posição relativa Intersecção Planos secantes Uma reta Planos paralelos Vazia Distâncias Distância é o comprimento do menor segmento com extremidades em duas figuras consideradas. Esse menor segmento é obtido forman- do ângulos de 90°. 2 Volume 6 Distância entre os pontos A e B é a medida do segmento AB. Indicamos essa distância por d(A, B) ou por AB. A B Distância de um ponto a uma reta é a distância entre P e P'. Indicamos por d(P, r). P P’ r s Distância de um ponto a um plano é a distância entre P e sua projeção ortogonal P' sobre esse plano. Indicamos por d(P, α). P P’ α Distância entre duas retas paralelas é a distância de um ponto qualquer de uma delas à outra. s P r Distância entre uma reta e um plano paralelo é a distância de um ponto qualquer da reta ao plano. α P r Distância entre dois planos paralelos é a distância de um ponto qualquer de um deles ao outro. α π P Atividades Noções primitivas 1. Ponto, reta e plano são noções primitivas da geometria. Complete com os números 1, 2 e 3 cada uma das lacunas abaixo, conforme a ideia que cada situação sugerir. 1 – Ideia de ponto. 2 – Ideia de reta. 3 – Ideia de plano. a) ( 1 ) A cabeça de um alfinete. b) ( 2 ) Um fio bem esticado. c) ( 1 ) Estrelas no céu. d) ( 3 ) O piso de uma quadra de basquete. e) ( 3 ) Um campo de futebol. f) ( 1 ) Um grão de areia. Matemática 3 2. Em cada item, assinale V caso a afirmação seja verdadeira e F caso seja falsa. a) ( F ) Três pontos distintos determinam um único plano. b) ( V ) Duas retas paralelas distintas determinam um único plano. c) ( V ) Por uma reta, passam infinitos planos. d) ( F ) Duas retas concorrentes determinam infinitos planos. e) ( F ) Três pontos quaisquer determinam infinitos planos. f) ( V ) Uma reta e um ponto fora dela determinam um único plano. g) ( F ) Três pontos determinam infinitas retas. a) Os três pontos precisam ser não colineares. d) Duas retas concorrentes determinam um único plano. e) Determinam infinitos planos apenas se forem colineares. g) Se forem colineares, determinam somente uma reta. Se forem não colineares, determinam 3 retas. 3. Indique quatro planos determinados tomando 3 vérti- ces do paralelepípedo da figura. H E F D A B G C Sugestão de resposta: Como 3 pontos não colineares determinam um plano, então podemos determinar os planos AED, BDH, CEH e ABE. Existem também outras possibilidades. 4. Considerando as retas e os planos determinados pelos vértices do cubo a seguir, assinale V caso a afirmação seja verdadeira e F caso a afirmação seja falsa. A D F B C GH E a) ( V ) A reta que contém os pontos A e B está contida no plano determinado pelos pontos A, B e C. b) ( F ) A reta que contém os pontos A e H está contida no plano determinado pelos pontos A, B e F. c) ( V ) A reta que contém os pontos C e G é a intersecção dos planos que contêm as faces BCGF e CDHG. d) ( V ) O plano determinado pelos pontos A, C e E contém a reta que passa pelos pontos E e G. e) ( V ) Os segmentos de reta AG e DF determinam um único plano. b) A reta que contém os pontos A e H intersecta o plano determinado pelos pontos A, B e F. 5. Na construção abaixo, A é o ponto de origem das semir- retas AB, AC e AD, todas coplanares. Os ângulos CAE e DAE são retos, AB = 3 cm, BE = 5 cm, CA = 4 cm e DA = 8 cm. Se o triângulo ECD é retângulo em C, determine o seu perímetro. E C D A B 3 cm 5 cm 8 cm 4 cm Para determinar o perímetro do triângulo ECD, precisamos calcular a medida dos seus lados (EC, ED e CD). I. Determinando a medida dos segmentos EC e ED: EB B AE AE AE AE cm 2 2 2 2 2 2 2 5 3 16 4 = + = + = ⇒ = A EC AC AE EC EC EC cm 2 2 2 2 2 2 2 4 4 32 4 2 = + = + = ⇒ = DE AD AE DE DE DE cm 2 2 2 2 2 2 2 8 4 80 4 5 = + = + = ⇒ = II. Determinando a medida do segmento CD: DE EC CD CD CD CD CD cm 2 2 2 2 2 2 2 2 4 5 4 2 80 32 48 4 3 = + ( ) = ( ) + = + = ⇒ = Portanto, o perímetro do triângulo ECD é igual a 4 2 4 5 4 3 4 2 3 5+ +( ) = + +( )c cmm . 4 Volume 6 Posições relativas 6. Assinale V caso a afirmação seja verdadeira e F caso seja falsa. a) ( V ) Dois planos que têm uma única reta em comum são secantes. b) ( F ) Duas retas concorrentes que formam um ângulo de 90° são chamadas ortogonais. c) ( F ) Se uma reta é perpendicular a duas retas de um plano, então ela é perpendicular ao plano. d) ( V ) Duas retas são reversas quando não existe pla- no que contenha ambas as retas. e) ( F ) Duas retas reversas sempre são ortogonais. f) ( V ) Se um plano contém duas retas concorrentes paralelas a um outro plano, então os planos são paralelos. g) ( V ) Quando dois planos são paralelos, qualquer reta de um é paralela ao outro. h) ( F ) Uma reta perpendicular a um plano é perpendi- cular a todas as retas do plano. i) ( V ) Se uma reta é perpendicular a um plano, qual- quer reta paralela a ela é também perpendicular ao plano. j) ( V ) Dois planos simultaneamente perpendiculares a uma reta são paralelos. k) ( F ) Quando uma reta está contida num plano, ela tem somente um ponto em comum com esse plano. l) ( F ) Dois planos perpendiculares a um terceiro são perpendiculares entre si. m) ( F ) Duas retas ortogonais a uma terceira são para- lelas entre si. b) São chamadas perpendiculares. c) Ela pode estar contida no plano também. e) Podem ser ortogonais, mas não necessariamente, pois o ângulo da projeção de uma reta no plano da outrapode não ser um ângulo reto. h) Pode ser perpendicular ou ortogonal. k) Se a reta está contida no plano, então os dois têm em comum todos os infinitos pontos da reta. l) Podem formar qualquer ângulo entre si. m) Podem ser reversas entre si. 7. Tomando como base o cubo ABCDEFGH indique: A D F B C GH E a) dois pares de retas concorrentes; Resposta possível: AB e BF; AE e EG. b) dois pares de retas paralelas. Resposta possível: AE e CG; DC e EF. c) dois pares de retas coplanares. Resposta possível: DH e BF; DH e AE. d) dois pares de retas reversas. Resposta possível: EH e CG; AD e GH. e) um par de retas perpendiculares. Resposta possível: EG e CG. f) um par de retas ortogonais. Resposta possível: DH e BC. 8. Um pote de açúcar com o formato da figura abaixo tem um furo em um de seus vértices. Uma formiga à pro- cura de açúcar percorreu o seguinte trajeto no pote: partindo do vértice A, percorreu inteiramente a aresta perpendicular à base DEF. Em seguida, percorreu to- talmente a diagonal da face ACFD e, finalmente, en- controu o furo depois de percorrer totalmente a aresta reversa à aresta AD. F D A E B C Matemática 5 a) Trace, na figura, o caminho percorrido pela formiga e indique o vértice no qual está o furo. O furo está no vértice B. b) Qual seria o menor trajeto a ser percorrido pela for- miga, partindo do vértice A e chegando ao vértice onde está o furo? O menor caminho seria percorrendo a aresta AB. c) Descreva mais dois caminhos que a formiga poderia ter percorrido. 9. Determine quantos e quais são os pares de arestas re- versas do tetraedro a seguir. São 3 pares de arestas reversas: AD e BC, BD e AC, AB e DC. D A B C 10. Sabe-se que duas retas s e t concorrem em um ponto P. Toma-se um ponto A qualquer, fora do plano que contém as duas retas. a) Faça um esboço da situação descrita. A P s t b) Qual é a posição relativa entre o plano que contém A e s e o plano que contém A e t? 11. (IFPR) Analise as afirmativas a seguir. 1) Se uma reta é perpendicular a duas retas concorren- tes de um plano, então ela é perpendicular ao plano. Respostas possíveis: I. Percorrer inteiramente a aresta AD, depois percorrer intei- ramente a aresta DF e finalmente percorrer inteiramente a diagonal da face BCFE. II. Percorrer inteiramente a diagonal AE da face ABED e de- pois percorrer a aresta EB. Os dois planos são secantes e a intersecção deles é a reta que contém os pontos A e P. Caso as duas retas sejam per- pendiculares, os dois planos também serão perpendiculares. 2) A intersecção entre dois planos resulta em um ponto. 3) Se dois planos são perpendiculares e uma reta contida em um deles é perpendicular à intersecção dos planos, então ela é paralela ao outro plano. 4) Se um plano contém duas retas concorrentes, am- bas paralelas a um outro plano, então esses planos são paralelos. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. X b) Somente as afirmativas 1 e 4 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras. d) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras. e) Somente as afirmativas 2 e 4 são verdadeiras. A afirmativa 1 é verdadeira. A afirmativa 2 é falsa. A intersecção de dois planos resulta em uma reta. A afirmativa 3 é falsa. Ela é perpendicular ao outro plano. A afirmativa 4 é verdadeira. 12. (UFRR) No espaço tridimensional, considere duas retas r e s distintas e um plano β, que não contém r nem s. Dentre as afirmações a seguir, qual é a única verdadeira? X a) Se r intercepta β e s é paralela a r, então s intercepta β. b) Se r e s não se interceptam, então r e s são paralelas. c) Se r e s não são paralelas, então r e s se interceptam. d) Se r e s são ambas paralelas a β, então r e s são paralelas. e) Se ambas r e s interceptam β, então r e s são paralelas. b) r e s podem ser reversas. c) r e s podem ser reversas. d) r e s podem ser reversas ou concorrentes. e) r e s podem ser reversas ou concorrentes. 6 Volume 6 13. (FGV – SP) Ao desdobrar um cubo, obteve-se a figura plana abaixo. Se o montarmos novamente, a face opos- ta à face B será a face: a) A b) C X c) D d) E e) F A face oposta de A é a face C. A face oposta de B é a face D. A face oposta de E é a face F. 14. (FGV – SP) Duas retas distintas que são perpendicula- res a uma terceira podem ser: I. concorrentes entre si. Verdadeira. II. perpendiculares entre si. Verdadeira. III. paralelas. Verdadeira. IV. reversas e não ortogonais. Verdadeira. V. ortogonais. Verdadeira. Associando V ou F a cada afirmação, conforme seja verdadeira ou falsa, tem-se: X a) V, V, V, V, V b) F, V, F, F, F c) F, F, F, V, F d) V, F, V, F, V e) V, V, V, V, F 15. (UEM – PR) Considere duas retas r e s concorrentes em um ponto P. Com relação a essa informação, assinale a alternativa correta. a) Se t é uma reta perpendicular a r em P, então t não pode ser perpendicular a s em P. b) Qualquer plano contendo r intercepta s em um único ponto. c) Se u é uma reta reversa às retas r e s, então toda reta passando por P será reversa a u. X d) Se u é uma reta reversa às retas r e s, então existe uma única reta passando por P paralela a u. e) Se m é uma reta paralela a r, então m intercepta s. a) A reta t pode ser perpendicular a ambas se estiver contida em um plano perpendicular ao plano que r e s determinam. b) Não necessariamente. O plano pode conter r e s. c) Não necessariamente, a reta u pode ser reversa, con- corrente ou paralela a uma reta que passa por P. e) A reta m pode ser reversa a s. 16. (UFJF – MG) O plano π1 é perpendicular ao plano π2, o plano π2 é perpendicular ao plano π3, e os planos π1 e π3 se interceptam segundo uma reta ℓ. É correto afirmar que: a) os planos π1 e π3 são perpendiculares. b) os planos π1 e π3 são paralelos. c) o plano π2 também contém a reta ℓ. X d) a reta ℓ é perpendicular a π2. e) a reta ℓ é paralela a π2. a) O ângulo formado entre os planos pode não ser reto. b) Não, pois segundo o enunciado eles têm uma reta em comum. c) O plano π2 é perpendicular à reta. e) A reta é perpendicular a π2. 17. (UEPG – PR) A respeito de um plano α, um ponto P ∈ α e uma reta r não contida em α, assinale o que for correto. (01) Toda reta contida em α é paralela a r. Incorreto. X (02) Se Q é um ponto pertencente a α, então a reta PQ está contida em α. Correto. X (04) Se r é paralela a alguma reta contida em α, então ela é paralela a α. Correto. (08) Toda reta que passa por P intercepta r. Incorreto. Somatório: 06 (02 + 04). (01) A reta r pode ser secante a α e ser concorrente a uma reta contida em α, por exemplo. Matemática 7 Projeção ortogonal e distância 18. Quais são as três possibilidades para a projeção orto- gonal de um quadrado sobre um plano? I. Se o quadrado estiver num plano paralelo ao plano da projeção, a projeção ortogonal será igual ao quadrado. II. Se o quadrado estiver contido num plano secante, mas não perpendicular ao plano da projeção, a projeção ortogonal será um paralelogramo. III. Se o quadrado estiver contido num plano perpendicular ao plano da projeção, a projeção será um segmento de reta. 19. Considere um plano β, uma reta u fora do plano e um ponto Q não pertencente ao plano. A respeito das possibilidades para a projeção ortogonal da reta e do ponto sobre o plano, assinale V caso a afirmação seja verdadeira e F caso seja falsa. a) ( V ) Ela pode ser representada por um único ponto. b) ( F ) Ela pode ser representada por duas retas. c) ( V ) Ela pode ser representada por uma única reta. d) ( V ) Ela pode ser representada por dois pontos. e) ( V ) Ela pode ser representada por uma reta e um ponto fora dela. 20. Seja um ponto A contido num plano β e um ponto B fora do plano, como mostra a figura a seguir. B A 6 cm P 60º Sabe-se que: • a medida do segmento AB é 6 cm; • o ângulo formado entreo segmento AB e sua proje- ção ortogonal sobre o plano β mede 60°. Determine: a) a medida da projeção ortogonal do segmento AB sobre o plano β; cos 60 6 1 2 6 3 ° = = ⇒ = AP AP AP cm b) a distância entre o ponto B e o plano β. sen BP BP BP cm 60 6 3 2 6 3 3 ° = = = É possível encontrar essa resposta usando o Teorema de Pitágoras: 6 3 36 9 27 3 3 2 2 2 2 2 = + − = = = BP BP BP BP cm 21. A interseção do plano α com o plano β é a reta r. Con- sidere um ponto A pertencente a r, B pertencente a α e C pertencente a β com B ∉ r e C ∉ r. Sabendo que BC = 5 cm, AB = 4 cm e que o ângulo ABC mede 30°, faça o que se pede. a) Faça uma figura que represente a situação descrita. C A B4 cm 5 cm 30º r 8 Volume 6 sen x d d sen x x = = = ° 2 1 2 30 O ângulo formado entre o segmento AB e o plano α mede 30°. A B 2d d x 23. (ENEM) Assim como na relação entre o perfil de um corte de um torno e a peça torneada, sólidos de revo- lução resultam da rotação de figuras planas em torno de um eixo. Girando-se as figuras a seguir em torno da haste indicada obtêm-se os sólidos de revolução que estão na coluna da direita. 1 A B C D 2 3 4 5 E A correspondência correta entre as figuras planas e os sólidos de revolução obtidos é: a) 1A, 2B, 3C, 4D, 5E. b) 1B, 2C, 3D, 4E, 5A. c) 1B, 2D, 3E, 4A, 5C. X d) 1D, 2E, 3A, 4B, 5C. e) 1D, 2E, 3B, 4C, 5A. b) Determine o perímetro do triângulo ABC. (Use 3 17 7 2 65, ,e ) Para obtermos o perímetro do triângulo, precisamos obter a medida do lado AC. Aplicando a lei dos cossenos ao triângulo ABC: AC AB BC AB BC AC AC 2 2 2 2 2 2 2 2 30 4 5 2 4 5 3 2 16 25 20 3 = + − ⋅ ⋅ ⋅ ° = + − ⋅ ⋅ ⋅ = + − ⋅ cos AAC AC AC cm 2 2 16 25 34 7 7 2 65 = + − = = , Portanto, o perímetro do triângulo ABC é igual a 5 + 4 + 2,65 = 11,65 cm. 22. Dois pontos A e B e o plano α apresentam as seguintes características: – o ponto A pertence a α; – o ponto B está fora do plano α; – a distância de A até B é o dobro da distância de B a α. Determine a medida do ângulo agudo formado entre o segmento AB e α. Matemática 9 Poliedros Relação de Euler Em todo poliedro convexo com V vértices, F faces e A arestas, é verdadeira a seguinte relação: V + F – A = 2 Em um poliedro, o número total de lados dos polígonos (N) é igual ao dobro do número de arestas. N = 2A A soma das medidas dos ângulos internos das faces de um poliedro convexo é dada por: S = 360° · (V – 2) Nessa relação, V é o número de vértices do poliedro. Prisma Prismas são poliedros com as seguintes características: • duas bases formadas por regiões poligonais convexas e paralelas entre si; • superfície lateral delimitada por paralelogramos. Área da superfície: AT = AL + 2 ⋅ AB Atividades Poliedros 1. A respeito do poliedro ao lado, assinale V se a afirmação for verdadeira e F se ela for falsa. a) ( V ) Tem 9 vértices. b) ( F ) O número de faces é 10. 9 faces c) ( V ) A relação de Euler é válida. d) ( F ) O número de arestas é 12. 16 arestas e) ( V ) A soma dos ângulos internos das faces é 2 520°. Geometria espacial I 15 Princípio de Cavalieri: dois sólidos de mesma altura, apoiados em um mesmo plano, terão mesmo volume se qualquer plano paralelo a esse plano fornecer seções de áreas iguais para ambos os sólidos. Volume: Vprisma = AB . h Cilindro Cilindros retos têm duas bases circulares paralelas entre si. Uma su- perfície retangular circunda essas bases formando a superfície lateral. Área da superfície: AT = AL + 2 ⋅ πr 2 Volume: Vcilindro = π ⋅ r2 ⋅ h Pirâmide Pirâmides são sólidos geométricos que têm as seguintes características: • uma base em formato poligonal oposta a um vértice V; • superfície lateral fechada por faces triangulares que se juntam no vértice V. Área da superfície: AT = AL + AB Volume: ⋅ ⋅pirâmide B 1 V = A h 3 Cone Cones retos são sólidos que têm como base um círculo e cuja superfície lateral é formada por um setor circular que circunda essa base. Área da superfície: AT = AL + πr 2 Volume: V r hcone = 1 3 2⋅ ⋅π 10 Volume 6 2. Um poliedro convexo tem 8 vértices e 12 arestas. De- termine: a) o número de faces desse poliedro; V + F – A = 2 8 + F – 12 = 2 F = 2 + 12 – 8 F = 6 b) a soma dos ângulos internos de todas as faces des- se poliedro. S V S S S i i i i = °⋅ −( ) = °⋅ −( ) = °⋅ = ° 360 2 360 8 2 360 6 2 160 3. Num poliedro convexo, a quantidade de vértices é 6 unidades menor que a quantidade de arestas. Determi- ne quantas faces tem esse poliedro. V = A – 6 (I) e V + F – A = 2 (II) Substituindo I em II, temos: A – 6 + F – A = 2 F = 8 4. Um poliedro convexo tem cinco faces quadrangulares e duas faces pentagonais. Determine: a) o seu número de arestas; F e F N F F A A A 4 5 4 5 2 4 5 2 5 4 2 5 2 30 15 5 = = = ⋅ + ⋅ = ⋅ + ⋅ = = b) o seu número de vértices; V + F – A = 2 V + 7 – 15 = 2 V = 2 – 7 + 15 V = 10 c) a soma dos ângulos internos de todas as faces des- se poliedro. S V S S S i i i i = ° ⋅ −( ) = ° ⋅ −( ) = ° ⋅ = ° 360 2 360 10 2 360 8 2 880 5. Um poliedro convexo tem 4 faces pentagonais, 5 faces hexagonais e 4 faces triangulares. Determine: a) seu número de arestas; F F e F N F F F A A A 5 6 5 6 3 4 4 5 6 3 2 4 5 5 6 4 3 2 20 30 12 2 3= = = = ⋅ + ⋅ + ⋅ = ⋅ + ⋅ + ⋅ = + + = , 5 662 31A = b) a soma dos ângulos internos de todas as faces. Para calcular a soma dos ângulos internos de todas as faces, precisamos do número de vértices do poliedro, então: V + F – A = 2 V + 13 – 31 = 2 V = 2 – 13 + 31 V = 20 S V S S S i i i i = °⋅ −( ) = °⋅ −( ) = °⋅ = ° 360 2 360 20 2 360 18 6 480 6. Uma bola de futebol é composta de 12 peças pentago- nais e 20 peças hexagonais, com todas as arestas de mesmo comprimento. Suponha que, para o processo de costura de uma bola de futebol, sejam gastos 17 cm de linha para cada aresta da bola. Determine quantos metros de linha serão necessários para costurar intei- ramente 16 bolas com as características descritas. F e F N F F A A A A 5 5 6 12 20 5 6 2 12 5 20 6 2 60 120 2 180 90 6= = = ⋅ + ⋅ = ⋅ + ⋅ = + = = Como são gastos 17 cm de linha para cada aresta da bola, então para uma bola são gastos 17 ∙ 90 = 1 530 cm de linha. Assim, para 16 bolas, são gastos 1 530 ∙ 16 = 24 480 cm = 244,8 m de linha. Matemática 11 7. Considere a planificação a seguir, de um pentaedro convexo. Determine: a) o número de vértices do pentaedro; O pentaedro tem 5 vértices. b) o número de arestas do pentaedro; F e F N F F A A A 3 4 1 3 2 4 3 1 4 2 12 4 8 4 3 4 = = = ⋅ + ⋅ = ⋅ + ⋅ = + = 4 c) a soma dos ângulos internos de todas as faces des- se poliedro. S V S S S i i i i = ° ⋅ −( ) = ° ⋅ −( ) = ° ⋅ = ° 360 2 360 5 2 360 3 1080 8. De cada um dos 14 vértices de um poliedro convexo, partem 3 arestas. Determine o total de arestas e o total de faces desse poliedro. Em 14 vértices, concorrem 3 arestas. Como cada aresta é co- mum a exatamente dois vértices do poliedro, temos: 2A = 14 · 3 ⇒ 2A = 42 ⇒ A = 21 V + F – A = 2 ⇒ 14 + F – 21 = 2 ⇒ F = 2 – 14 + 21 ⇒ F = 9 Portanto, o poliedro tem 21 arestas e 9 faces. 9. Um poliedro convexo tem 29 vértices, de forma que: – em 8 deles, concorrem 6 arestas; – em 9 deles, concorrem 5 arestas; – em 7 deles, concorrem 4 arestas; – nos demais, concorrem 3 arestas. Determine o número de faces e o número de arestas desse poliedro. Como cada aresta é comum a exatamente dois vértices do poliedro, temos que: em 8 vértices, concorrem 6 arestas; em 9 vértices, concorrem 5 arestas; em 7 vértices, concorrem 4 arestas; e em 5 vértices, concorrem 3 arestas. 2A = 8 ∙ 6 + 9 ∙ 5 + 7 ∙ 4 + 5 ∙ 3 ⇒ 2A = 48 + 45 + 28 + 15 ⇒ 2A = 136 ⇒ A = 68 V + F – A = 2 ⇒ 29 + F – 68 = 2 ⇒ F = 2 – 29 + 68 ⇒ F = 41 Portanto, o poliedro tem 68 arestas e 41 faces. 10. (UFAL) A Brazuca, a bola oficialda Copa é um cubo. Um cubo tem 6 faces, 12 arestas e 8 vértices (...). A Brazuca é constituída por 6 peças, cos- turadas ao longo de 12 arestas e tem também 8 vértices. A única diferença em relação a um cubo de verdade é que as arestas não são retas, mas curvas. Um cubo esférico! GHYS, Ethienne. In: Veja, 28 mai. 2014. Quais são os inteiros que, respectivamente, preenchem corretamente as lacunas do texto acima? a) 6, 8, 12, 6, 8, 12 X b) 6, 12, 8, 6, 12, 8 c) 8, 12, 6, 8, 12, 6 d) 12, 6, 8, 12, 6, 8 e) 12, 8, 6, 12, 8, 6 11. Um poliedro convexo composto somente de faces quadrangulares e triangulares tem 15 faces e 3 600° como soma dos ângulos internos de todas as faces. Determine quantas faces de cada tipo esse poliedro apresenta. Sendo x e y os respectivos números de faces triangulares e quadrangulares e F = 15, temos: I. F = x + y ⇒ x + y = 15. II. S V V V V i = °⋅ −( ) ⇒ ° = °⋅ −( ) ⇒ ⇒ = − ⇒ = 360 2 3600 360 2 10 2 12. III. V + F – A = 2 ⇒ 12 + 15 – A = 2 ⇒ A = 12 + 15 – 2 ⇒ ⇒ A = 25. IV. N F F A x y x y x y = ⋅ + ⋅ ⇒ = ⋅ + ⋅ ⇒ ⋅ = + ⇒ ⇒ + = 3 3 4 2 3 4 2 25 3 4 3 4 50 4 Resolvendo o sistema formado pelas equações I e IV, determinamos o número de faces quadrangulares: x y x y + = + = ⎧ ⎨ ⎩ 15 3 4 50 − − = − + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = ⇒ = 3 3 45 3 4 50 5 10 x y x y y x O poliedro tem 10 faces triangulares e 5 quadrangulares. 12 Volume 6 12. Um poliedro convexo tem somente faces octogonais e quadrangulares e a soma total dos ângulos internos de suas faces é 7 920°. Obtenha o número de faces de cada tipo sabendo que o número de arestas supera o de vértices em 8 unidades. Sejam x e y os respectivos números de faces quadrangulares e octogonais, ou seja, F4 = x e F8 = y. Assim: I. F = x + y. II. S V V V V i = = = = 360 2 7920 360 2 22 2 24 ° ⋅ ( ) ⇒ ° ° ⋅ ( ) ⇒ ⇒ ⇒ – – – . III. A = V + 8 ⇒ A = 24 + 8 ⇒ A = 32. IV. V + F – A = 2 ⇒ 24 + x + y – 32 = 2 ⇒ ⇒ x + y = 2 – 24 + 32 ⇒ x + y = 10. V. N F F A x y x y x y = + = + = + + = 4 84 8 2 4 8 2 32 4 8 4 8 64 ⋅ ⋅ ⇒ ⋅ ⋅ ⇒ ⇒ ⋅ ⇒ . Agora, resolvendo o sistema formado pelas equações IV e V, determinamos o número de faces octogonais: x y x y + = + = 10 4 8 64 ⎧ ⎨ ⎩ – – –4 4 40 4 8 64 4 24 6 x y x y y y = + = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ = = O total de faces é 10, então o poliedro tem 6 faces octogonais e 4 faces quadrangulares. 13. Determine o número de faces de cada tipo que tem um poliedro convexo com 20 arestas e 10 vértices, sabendo que elas são somente triangulares e quadrangulares. Sejam x e y os respectivos números de faces triangulares e quadrangulares, ou seja, F3 = x e F4 = y. Assim: I. V + F – A = 2 ⇒ 10 + F – 20 = 2 ⇒ F = 2 – 10 + 20 ⇒ ⇒ F = 12. II. F = x + y ⇒ x + y = 12. III. N F F A x y x y x y = + = + = + + = 3 3 4 2 3 4 2 20 3 4 3 4 40 4⋅ ⋅ ⇒ ⋅ ⋅ ⇒ ⇒ ⋅ ⇒ . Agora, resolvendo o sistema formado pelas equações obtidas em II e III, temos: x y x y + = + = 12 3 4 40 ⎧ ⎨ ⎩ Multiplicando a primeira equação por –3 e somando com a segunda, determinamos o número de faces quadrangu- lares: – – –3 3 36 3 4 40 4 x y x y y = + = = ⎧ ⎨ ⎩ ⊕ O total de faces é 12, então o poliedro tem 4 faces quadrangulares e 8 faces triangulares. 14. As figuras abaixo representam o cuboctaedro truncado e a sua planificação. Determine a soma dos ângulos internos das faces des- se poliedro. I. F F e F N F F F A A 4 6 8 6 8 12 8 6 4 6 8 2 12 4 8 6 6 8 2 48 48 48 2 4 = = = = + + = + + = + + , ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ AA A= =144 72⇒ II. V + F – A = 2 V + 26 – 72= 2 V = 2 – 26 + 72 V = 48 III. S V S S S i i i i = = = = 360 2 360 48 2 360 46 16560 ° ⋅ ( ) °⋅( ) ° ⋅ ° – – 15. Um icosaedro regular tem 150 cm como soma total das medidas de suas arestas. Encontre o perímetro e a área de cada uma de suas faces. O icosaedro regular é um poliedro que tem 20 faces em for- ma de triângulo equilátero, assim: I. N F A A A= = = =3 3 2 20 3 2 60 30⋅ ⇒ ⋅ ⇒ ⇒ . II. Como a soma total das medidas de todas as arestas do poliedro é igual a 150 cm, com base em I, sabemos que cada aresta mede 150 30 5= cm . Assim, o perímetro de cada face é igual a 5 ∙ 3 = 15 cm. Para o cálculo da área de cada face, precisamos da altura do triângulo: 5 5 2 5 3 2 2 2 2= + = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⇒h h . A área, portanto, é igual a 5 5 3 2 2 25 3 4 2= cm . Matemática 13 16. Determine a medida da altura de cada uma das faces do octaedro regular. A medida da diagonal está assina- lada na figura abaixo. 8 cm L L 8 64 2 32 32 4 2 2 2 2 2 2 = + = = = = L L L L L L cm Com a medida da aresta, podemos determinar a altura de cada uma das faces: h L h h cm = = = 3 2 4 2 3 2 2 6 ⋅ ⇒ Portanto, a altura de cada uma das faces é 2 6 cm . 17. (ENEM) Para o modelo de um troféu foi escolhido um poliedro P, obtido a partir de cortes nos vértices de um cubo. Com um corte plano em cada um dos cantos do cubo, retira-se o canto, que é um tetraedro de arestas menores do que metade da aresta do cubo. Cada face do poliedro P, então, é pintada usando uma cor distinta das demais faces. Com base nas informações, qual é a quantidade de cores que serão utilizadas na pintura das faces do troféu? a) 6 b) 8 X c) 14 d) 24 e) 30 As figuras abaixo mostram o sólido obtido após os cortes efetuados em cada um dos cantos do cubo e sua plani- ficação. O cubo, originalmente, tem 6 faces e, após os cortes efe- tuados, ele passa a ter 14 faces. Portanto, a quantidade de cores necessárias para que cada uma das faces da nova figura seja pintada de uma cor diferente é 14. 18. (UFC – CE) O número de faces de um poliedro convexo com 20 vértices e com todas as faces triangulares é igual a: a) 28 b) 30 c) 32 d) 34 X e) 36 F x N F A x A x A x 3 3 3 2 3 2 3 3 2 = = ⋅ = ⋅ = = Portanto, o número de faces do poliedro é 36. V F A x x x x x x x x + − = + − = + − = + − = − = − = 2 20 3 2 2 40 2 3 2 4 2 40 2 3 4 36 36 19. (UFMS) Um poliedro convexo, com 32 arestas, tem quantidades iguais de faces triangulares e pentago- nais regulares, e 6 faces quadradas. Considerando as informações fornecidas, assinale a(s) proposição(ões) verdadeira(s). F (01) A quantidade total de faces triangulares do refe- rido poliedro é de 3. V (02) A quantidade total de faces do referido poliedro é de 16. V (04) A quantidade total de vértices do referido poliedro é de 18. V (08) A soma dos ângulos internos das faces do referi- do poliedro é igual a 5 760°. F (16) O referido poliedro é um icosaedro. 14 (02 + 04 + 08). (01) Sejam x e y os respectivos números de faces triangu- lares e pentagonais, ou seja, F x F y e F3 5 4 6= = =, . Como o número de faces triangulares e pentagonais é o mesmo, temos: F x F x e F3 5 4 6= = =, Assim: N F F F A F F F x x x x = + + = + + = + + = + + 3 5 4 5 4 3 5 4 2 3 5 4 2 32 3 5 6 4 64 3 5 3 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 224 8 40 5 x x = = (02) F = x + x + 6 ⇒ F = 2x + 6 ⇒ F = 2 ∙ 5 + 6 ⇒ ⇒ F = 16. (04) V + F – A = 2 ⇒ V + 16 – 32 = 2 ⇒ ⇒ V = 2 – 16 + 32 ⇒ V = 18. (08) S V S S S i i i i = = = = 360 2 360 18 2 360 16 5760 ° ⋅ ( ) ⇒ ° ⋅( ) ⇒ ⇒ ° ⋅ ⇒ ° – – . 14 Volume 6 a) 2 cm 2 cm 5 cm Área lateral: A A cm L L = ⋅ ⋅ = 4 2 5 40 2 Área total: A A cm B B 2 4 2 2 A A A A A A cm T L B T T T = + = + ⋅ = + = 2 40 2 4 40 8 48 2 Volume: V A H V V cm B= ⋅ = ⋅ = 4 5 20 3 b) 12 cm 13 cm 20 cm x Área lateral e área da base: 13 12 169 144 25 5 2 2 2 2 2 = + = + = = x x x x A A A cm L L L = + +( )⋅ = ⋅ = 12 13 5 20 30 20 600 2 A A cm A cm B B B = ⋅ = = 12 5 2 60 2 30 2 2 Área total e volume: A A A A A A cm T L B T T T = + = + ⋅ = + = 2 600 2 30 600 60 660 2 V A H V V cm B= ⋅ = ⋅ = 30 20 600 3 20.(UFPEL – RS) No país do México, há mais de mil anos, o povo asteca resolveu o problema da armazenagem da pós-colheita de grãos com um tipo de silo em forma de uma bola colocado sobre uma base circular de alvenaria. A forma desse silo é obtida juntando 20 placas hexago- nais e mais 12 placas pentagonais. Com base no texto, é correto afirmar que esse silo tem: X a) 90 arestas e 60 vértices. b) 86 arestas e 56 vértices. c) 90 arestas e 56 vértices. d) 86 arestas e 60 vértices. e) 110 arestas e 60 vértices. f) I.R. I. Número de arestas: F e F N F F A A A A 6 5 6 20 12 5 6 2 12 5 20 6 2 60 120 2 180 90 5 = = = + = + = + = = II. Número de vértices: V + F – A = 2 V + 32 – 90 = 2 V = 2 + 90 – 32 V = 60 Prisma 21. Calcule a área lateral, a área total e o volume de cada um dos prismas a seguir. As medidas estão indicadas nas figuras. Matemática 15 c) 4 cm 4 cm 4 cm 6 cm H 45º Área lateral e área da base: sen H H H H cm 45 6 2 2 6 2 6 2 3 2 º A A cm L L = ⋅ ⋅ = 3 4 3 2 36 2 2 A A cm B B = = 4 3 4 4 3 2 2 Área total e volume: A A A B A A cm T L T T = + = + ⋅ = + 2 36 2 2 4 3 36 2 8 3 2 V A H V V cm B= ⋅ = ⋅ = 4 3 3 2 12 6 3 22. Um prisma hexagonal regular tem 24 cm como períme- tro de uma de suas bases e a medida da altura é igual a 7 2 da medida do apótema da base. Obtenha: a) a medida da altura do prisma; O prisma é hexagonal e tem 24 cm como medida do pe- rímetro de uma de suas bases. Assim, cada aresta mede 24 ÷ 6 = 4 cm. A altura é 7 2 da medida do apótema da base, assim: L 3 4 3 Apótema da base 2 3 cm 2 2 = = = Assim, a altura é 7 2 2 3 7 3⋅ = cm. b) a área total do prisma; Área lateral: A A cm L L = ⋅ ⋅ = 6 4 7 3 168 3 2 Área da base: ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅= = 6 hexágono 6 B 2 B 6 A a 2 6 4 A 2 3 2 A 24 3 cm Área total: A A A A A A cm T L B T T T = + = + ⋅ = + = 2 168 3 2 24 3 168 3 48 3 216 3 2ℓ c) o volume. V A H V V cm B= ⋅ = ⋅ = 24 3 7 3 504 3 23. Dois blocos de metal, com formato cúbico, têm arestas medindo 10 cm e 8 cm e são levados juntos à fusão. 10 cm 8 cm Em seguida, o metal líquido é moldado formando um paralelepípedo com 6 cm de largura, 7 cm de altura e k cm de comprimento. 6 cm k cm 7 cmD Determine: a) o valor do comprimento k do paralelepípedo; Após a fusão, o paralelepípedo apresenta o mesmo volu- me dos dois cubos juntos, assim: 2paralelepípedo cubo 1 cubo 3 3 V V V 6 7 k 10 8 42k 1000 512 42k 1512 k 36 cm = + ⋅ ⋅ = + = + = = b) a medida da diagonal do paralelepípedo. D a b c D D D cm = + + = + + = + + = 2 2 2 2 2 2 6 7 36 36 49 1296 1381 24. Um fabricante de embalagens para medicamentos pre- tende produzir embalagens em forma de prisma quadran- gular regular cuja planificação está representada abaixo. 10 cm 3 cm 3 cm16 Volume 6 Sabe-se que, para a confecção, além da área total da embalagem, são necessários 5% a mais de papelão para as abas de colagem e fechamento. Um farmacêutico encomendou 200 embalagens. Considerando que o fabricante cobra R$ 0,03 por centímetro quadrado de embalagem finalizada, determine o valor total da encomenda. Para determinar a quantidade de material gasto na produção de uma embalagem, precisamos calcular a área total do pris- ma que a representa. Assim, temos: Área lateral: A A cm L L = ⋅ ⋅ = 4 3 10 120 2 Como são necessários 5% a mais de papelão para a confecção de cada embalagem, temos que o total gasto na confecção de uma é: 138 + 0,05 ⋅ 138 = 138 + 6,9 = 144,9 cm2. Assim, o valor total da encomenda é 200 ∙ 144,9 ∙ 0,03 = R$ 869,40. Área total: A A A A A cm T L B T T = + = + ⋅ = 2 120 2 9 138 2 Área da base: A A cm B B 3 9 2 2 25. A água de uma piscina com o formato de paralelepí- pedo retângulo atingia 80% da altura total. Após certo tempo, 600 m3 de água se evaporaram. Qual a altura atingida pela água que restou? As dimensões da pisci- na estão indicadas na figura. 40 m 15 m 5 m Altura inicial da água: 0,8 ⋅ 5 = 4 m Volume inicial de água na piscina: V = 40 ∙ 15 ∙ 4 V = 2 400 m3 Após a evaporação, sobraram na piscina 2 400 – 600 = 1 800 m3 de água. Assim, a nova altura atingida pela água restante pode ser calculada novamente pela relação do volume do paralelepípedo: 1 800 = 40 ∙ 15 ∙ H 1 800 = 600H H = 3 m A nova altura atingida pela água é de 3 m. 26. Dois prismas regulares retos S e T, um de base hexa- gonal e o outro de base triangular, têm áreas da base iguais, e a altura de S é o quádruplo da altura de T. Determine a razão entre os volumes de S e T. Do enunciado, temos: I. A ABS BT II. H HS T= ⋅4 Assim, a razão entre os volumes de S e T é V V A H A H A H A H S T BS S T BT T BT TBT = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = 4 4. 27. A medida y de todas as arestas de um cubo é aumen- tada em 30%. Determine: a) a medida da aresta do cubo após o aumento; Como a medida da aresta é y, com o aumento de 30%, temos as arestas medindo y + 30% de y = y + 0,3y = 1,3y. b) a porcentagem de aumento no volume após a modi- ficação na medida da aresta. O volume do cubo inicialmente era y3. Com o aumento de 30% na medida das arestas, o volume passou a ser (1,3y)3 = 2,197 y3. Portanto, um aumento de 119,7%. 28. Em um tanque de água com formato de paralelepípedo retângulo no qual a base mede 15 cm por 20 cm, foi mergulhada uma peça de metal, fazendo com que o nível da água aumentasse em 0,45 cm. a) Determine o volume da peça colocada no tanque. O volume da peça é representado pelo acréscimo no volume ocupado no tanque. Assim: V = 15 ∙ 20 ∙ 0,45 V = 135 cm3 0,45 cm Matemática 17 b) A quantidade de metal dessa peça é suficiente para moldar um cubo maciço de 5 cm de aresta e um bloco maciço no formato de prisma triangular regular com aresta ℓ da base igual a 2 cm e altura H de 4 cm? Volume do cubo: 53 = 125 cm3 Volume do prisma triangular: Altura da base: h cm= ⋅ = = 3 2 2 3 2 3 ℓ Área da base: ℓ A h cmb = ⋅ = = 2 2 3 2 3 2 V A H V cm b= ⋅ = ⋅3 4 6 92 3, 125 + 6,92 = 131,92 cm3, portanto o metal é suficiente para moldar as duas peças. 29. Um bloco retangular tem volume igual a 336 cm3. Sabendo que as áreas de duas de suas faces são iguais a 42 cm2 e 48 cm2, obtenha a área total desse paralelepípedo. Vamos nomear as arestas do paralelepípedo por a, b e c. I. Podemos afirmar, com base no enunciado, que a ∙ b = 42 e que a ∙ c = 48 (poderia ser utilizado b ∙ c para uma das duas áreas). II. Volume: a ∙ b ∙ c = 336 ⇒ como sabemos que a ∙ b = 42, então 42 ∙ c = 336 ⇒ c = 8 cm. III. Como c = 8 cm, de acordo com I, temos que a ⋅ 8 = 48 ⇒ ⇒ a = 6 cm e b = 7 cm. IV. Área total: A a b a c b c A A A T T T T = ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅( ) = ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅( ) = ⋅ + +( ) = ⋅ 2 2 6 7 6 8 7 8 2 42 48 56 2 1466 292 2A cmT = 30. (ACAFE – SC) Num reservatório com a forma de um paralelepípedo reto retângulo, de 1 metro de comprimento, 2 metros de largura e 5 metros de altura, solta-se um bloco de concreto. O nível da água que estava com 60% da altura do reservatório eleva-se até 3 4 da altura. O volume de água deslocado (em litros) foi de: a) 4 500. X b) 1 500. c) 5 500. d) 6 000. I. De acordo com o enunciado, o reservatório subiu de 60% da altura para 3 4 0 75 75, %, ou seja, uma elevação de 15% da altura total. II. A quantidade de água que se elevou corresponde ao volume do bloco de concreto assim: 15% de 5 m = 0,75 m V = 1 ∙ 2 ∙ 0,75 V = 1,5 m3 Como 1 m3 = 1 000 L, então o volume deslocado é igual a 1 500 litros. 31. (IFPE) Lúcia pediu a seu pai, o Sr. Paulo, para montar um aquário em seu quarto. Os dois foram a uma loja especializada e compraram os equipamentos neces- sários. As dimensões do aquário eram: 1,2 metros de largura, 0,6 metros de comprimento e 0,65 metros de altura. Depois que o aquário estava com água, o Sr. Paulopercebeu que tinha esquecido de colocar um castelo de pedra para enfeite. Com cuidado, ele colo- cou o castelo dentro do aquário e percebeu que o nível da água subiu 15 cm. Lembrando-se de suas aulas de Matemática, ele resolveu calcular o volume do castelo. Depois de efetuados os cálculos, ele percebeu que o volume do castelo era, em dm3: a) 1,08 b) 10,8 X c) 108 d) 1 080 e) 10 800 O aumento no volume ocupado no aquário corresponde ao volume do castelo de pedra. Assim: 15 cm = 0,15 m. V = 1,2 ∙ 0,6 ∙ 0,15 V = 0,108 m3 Como 1 m3 = 1 000 dm3, então o volume do castelo, em dm3, é igual a 108. 32. (IFPE) Cláudio decidiu reformar a piscina da sua casa. A nova piscina tem agora o formato do sólido mostrado na figura abaixo e todas as medidas estão em metros. Ele foi instruído a usar um produto químico para manter a água limpa. A quantidade desse produto a ser usado depende do volume de água contida na piscina. Qual o volume de água, em metros cúbicos, que acumulará a piscina de Cláudio quando ela estiver totalmente cheia? 12,0 1,8 10 0,9 6,0 5,0 2,0 0,9 X a) 105,3 b) 110,5 c) 115,6 d) 118,2 e) 122,7 A figura pode ser dividida em dois sólidos, como indicado no gabarito. Então, o volume total da piscina é dado pela soma do volume do paralelepípedo com o do prisma trapezoidal. I. Volume do paralelepípedo: V = 12 ∙ 6 ∙ 0,9 = 64,8 m3 II. Volume do prisma trapezoidal: V A H V V V m B= ⋅ = +( ) ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⇒ = 10 5 0 9 2 6 15 0 9 3 40 5 3 , , , O volume total da piscina é 64,8 + 40,5 = 105,3 m3 18 Volume 6 33. (ENEM) Uma editora pretende despachar um lote de livros, agrupados em 100 pacotes de 20 cm × 20 cm × 30 cm. A transportadora acondicionará esses pacotes em caixas com formato de bloco retangular de 40 cm × 40 cm × 60 cm. A quantidade mínima necessária de caixas para esse envio é: a) 9 b) 11 X c) 13 d) 15 e) 17 Cada caixa pode acondicionar 8 pacotes, como pode- mos observar na figura abaixo. Assim, o número de caixas necessárias para o transporte dos pacotes é 100 ÷ 8 = 12,5 caixas. Precisamos de, no mínimo, 13 caixas. 40 cm 60 cm 40 cm 20 cm 20 cm 20 cm 20 cm 30 cm 30 cm 34. (ENEM) Prevenindo-se contra o período anual de seca, um agricultor pretende construir um reservatório fechado, que acumule toda a água proveniente da chuva que cair no telhado de sua casa, ao longo de um período anual chuvoso. As ilustrações a seguir apresentam as dimensões da casa, a quantidade média mensal de chuva na região, em milímetros, e a forma do reservatório a ser construído. Sabendo que 100 milímetros de chuva equivalem ao acúmulo de 100 litros de água em uma superfície pla- na horizontal de um metro quadrado, a profundidade (p) do reservatório deverá medir: a) 4 m b) 5 m c) 6 m X d) 7 m e) 8 m Sabemos que chove 100 + 100 + 300 + 100 + 50 + + 50 = 700 mm por ano. Sendo assim, há o acúmulo de 700 litros de água por metro quadrado. A área ocupada pelo telhado representa uma superfície plana horizontal de 10 ∙ 8 = 80 m2 e recebe 80 ⋅ 700 L = 56 000 L = 56 m3 . Assim, p ∙ 4 ∙ 2 = 56 ⇒ 8p = 56 ⇒ p = 7 m. 35. (ENEM) Eclusa é um canal que, construído em águas de um rio com grande desnível, possibilita a navegabili- dade, subida ou descida de embarcações. No esquema abaixo, está representada a descida de uma embarca- ção, pela eclusa do Porto Primavera, do nível mais alto do Rio Paraná até o nível da jusante. A câmara dessa eclusa tem comprimento aproximado de 200 m e largura igual a 17 m. A vazão aproximada da água durante o esvaziamento da câmara é de 4 200 m3 por minuto. Assim, para descer do nível mais alto até o nível da jusante, uma embarcação leva cerca de: a) 2 minutos. b) 5 minutos. c) 11 minutos. X d) 16 minutos. e) 21 minutos. I. A câmara da eclusa é um paralelepípedo retângulo de dimensões 200 m, 17 m e 20 m (distância do nível mais alto até o nível da jusante), assim, o volume de água total é: V = 200 ∙ 17 ∙ 20 V = 68 000 m3 II. Como a vazão da câmara é de 4 200 m3 por minuto, ela levará 68 000 ÷ 4 200 = 16,19 16 minutos. 36. (IFTO) Uma piscina de 3 metros de profundidade tem forma de prisma reto. A base tem forma de um hexágo- no regular de 2 m de lado. A piscina estava totalmente vazia quando, após um período de chuva, acumulou-se dentro dessa piscina um volume de água de 500 litros. Matemática 19 Podemos afirmar que a altura h do filete de água for- mado dentro da piscina é de: a) 3 18 m c) 5 cm e) 6 6 m X b) 3 36 m d) 6 5 m O volume de água contido na piscina após a chuva é de 500 litros, o que corresponde a 0,5 m3. Assim, utilizando a fórmula que calcula o volume de um prisma, podemos determinar a medida h: A A cm B B = ⋅ = 6 2 3 4 6 3 2 2 V A H h h h h m B= ⋅ = ⋅ = ⋅ = ⇒ = 0 5 6 3 1 12 3 1 12 3 3 36 , 37. (MACKENZIE – SP) A peça da figura, de volume a2, é o resultado de um corte feito em um paralelepípedo reto retângulo, re- tirando-se um outro paralelepípedo reto retângulo. O valor de a é: a) 2 3 b) 5 c) 6 X d) 4 e) 4 5 O volume da peça da figura pode ser indicado como o volume total do paralelepípedo subtraído o volume do prisma quadrangular recortado dele, ou seja: V a a a a V a a = ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ = − 3 2 2 3 4 3 3 a a a a a a a a a 3 2 3 2 2 4 3 3 4 0 3 4 0 − = − − = ⋅ − −( ) = Portanto, a = 0 ou a a2 3 4 0− − = . Resolvendo a equação: a a2 2 3 4 0 3 4 1 4 25 − − = = −( ) − ⋅ ⋅ −( ) = Δ Δ a a a a = ± ⋅ = ± = + = = = − = − = − 3 25 2 1 3 5 2 3 5 2 8 2 4 3 5 2 2 2 1 O valor de a é 4. 38. (UEL – PR) Um arquiteto fez um projeto para construir colunas de concreto que vão sustentar um viaduto. Cál- culos mostram que 10 colunas com a forma de um prisma triangular regular de aresta de 1 metro por 10 metros de altura são suficientes para sustentar o via- duto. Se 1 metro cúbico de concreto custa R$ 200,00, qual será o custo total das colunas? a) R$ 1.000,00 b) Aproximadamente R$ 4.320,00 c) R$ 5.000,00 X d) Aproximadamente R$ 8.650,00 e) Aproximadamente R$ 17.300,00 I. O volume de uma das colunas é dado por: A A m B B 1 3 4 3 4 2 2 V A H V V V m B= ⋅ = ⋅ = ⇒ = 3 4 10 10 3 4 5 3 2 3 II. Vamos usar a aproximação 3 173, para calcular o valor aproximado gasto na produção de 10 colunas: 5 173 2 10 200 5 173 1000 8650 ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = , , O valor gasto na produção de 10 colunas é de, aproxi- madamente, R$ 8.650,00. 39. (ENEM) Uma fábrica de sorvetes utiliza embalagens plásticas no formato de paralelepípedo retangular reto. Internamente, a embalagem tem 10 cm de altura e base de 20 cm por 10 cm. No processo de confecção do sorvete, uma mistura é colocada na embalagem no estado líquido e, quando levada ao congelador, tem seu volume aumentado em 25%, ficando com consistência cremosa. Inicialmente é colocada na embalagem uma mistura sabor chocolate com volume de 1 000 cm3 e, após essa mistura ficar cremosa, será adicionada uma mistura sabor morango, de modo que, ao final do processo de congelamento, a embalagem fique com- pletamente preenchida com sorvete, sem transbordar. O volume máximo, em cm3, da mistura sabor morango que deverá ser colocado na embalagem é: 20 Volume 6 41. (ENEM) Uma carga de 100 contêineres, idênticos ao modelo apresentado na figura 1, deverá ser descar- regada no porto de uma cidade. Para isso, uma área retangular de 10 m por 32 m foi cedida para o empi- lhamento desses contêineres (figura 2). 6,4 m 2,5 m 2,5 m 32 m Figura 1 Figura 2 Área para armazenar contêineres 10 m De acordo com as normas desse porto, os contêine- res deverão ser empilhados de forma a não sobrarem espaços nem ultrapassarem a área delimitada. Após o empilhamento total da carga e atendendo à norma do porto, a altura mínima a ser atingida por essa pilha de contêineres é: X a) 12,5 m. b)17,5 m. c) 25,0 m. d) 22,5 m. e) 32,5 m. I. Inicialmente, precisamos determinar quantos contêine- res cabem na figura 2. Comprimento: 32 ÷ 6,4 = 5 contêineres. Largura: 10 ÷ 2,5 = 4 contêineres. Portanto, cabem 4 x 5 = 20 contêineres na superfície disponível. II. Como precisam ser armazenados 100 contêineres, pre- cisamos de 5 camadas, pois 100 ÷ 20 = 5. III. Após o empilhamento total da carga, a altura mínima a ser atingida será: 5 (camadas) ∙ 2,5 m (altura de cada contêiner) = 12,5 m. 42. (FGV – SP) Um cubo de aresta de 10 cm de compri- mento deve ser seccionado como mostra a figura, de modo que se obtenha uma pirâmide cuja base APB é triangular isósceles e cujo volume é 0,375% do volume do cubo. a) 450. b) 500. X c) 600. d) 750. e) 1 000. I. O volume total do recipiente é V = 10 ∙ 10 ∙ 20 = 2 000 cm3. II. A mistura de chocolate, depois de congelada, aumen- tará em 25%. Portanto, aplicando uma regra de três simples, temos: Volume (cm3) % 1 000 100 x 125 100 ∙ x = 1000 ∙ 125 100x = 125 000 x = 1 250 cm3 III. Será colocado um volume V da mistura de moran- go para que, após o congelamento, ocupe o restante do recipiente, que é de 750 cm3. Portanto, aplicando uma regra de três simples, temos: Volume (cm3) % 750 125 y 100 125 ∙ y = 750 ∙ 100 125y = 75 000 y = 600 cm3 Assim, o volume máximo da mistura sabor morango que deverá ser colocado na embalagem é 600 cm3. 40. (ENEM) Para economizar em suas contas mensais de água, uma família de 10 pessoas deseja construir um reservatório para armazenar a água captada das chuvas, que tenha capacidade suficiente para abastecer a família por 20 dias. Cada pessoa da família consome, diariamente, 0,08 m3 de água. Para que os objetivos da família sejam atingidos, a capacidade mínima, em litros, do reservatório a ser construído deve ser: a) 16. b) 800. c) 1 600. d) 8 000. X e) 16 000. O reservatório deverá ter capacidade para abastecer de água 10 pessoas por 20 dias, com consumo de 0,08 m3 por pessoa, por dia. Portanto, em 20 dias, serão consumidos pela família 10 ∙ 20 ∙ 0,08 = 16 m3 de água. Como 1 m3 = 1 000 L, são necessários 16 ∙ 1 000 = 16 000L. Matemática 21 Cada um dos pontos A e B dista de P: a) 5,75 cm. b) 4,25 cm. c) 3,75 cm. X d) 1,5 cm. e) 0,75 cm. A B P 10 10 x x I. O volume do cubo, em centímetros cúbicos, é: V a cmV V= ⇒ = ⇒ =3 3 310 1000 II. Nomeando de x a distância, em centímetros, dos pontos A e B até o ponto P, temos que o volume da pirâmide é: V V VA H x x x cmb= = =⋅ ⋅ ⇒ ⋅ ⋅ ⋅ ⇒ 1 3 1 3 2 10 5 3 2 3 III. Como o volume da pirâmide equivale a 0,375% do vo- lume do cubo, aplicando uma regra de três simples temos: Volume (cm3) % 1000 100 5 3 2x 0,375 5 3 100 1000 0 375 500 3 375 500 1125 2 25 15 2 2 2 2 x x x x x cm ⋅ = ⋅ = = = = , , , Assim, a distância dos pontos A e B até o ponto P é de 1,5 cm. 43. (UNIOESTE – PR) Uma barra de ouro na forma de para- lelepípedo reto de dimensões 70 cm, 50 cm e 5 cm é derretida. Ao ouro é acrescentado 20% do seu volume, em prata. Com essa mistura são feitas outras barras na forma de prismas triangulares retos, cujas bases são triângulos retângulos de catetos 3 cm e 4 cm e cuja aresta lateral mede 10 cm. O número de barras fabricadas é: X a) 350. b) 342. c) 240. d) 548. e) 750. I. Volume da barra original = 70 ∙ 50 ∙ 5 = 17 500 cm3. II. Como, após o derretimento do ouro, foram acrescidos 20% do volume inicial em prata, aplicando uma regra de três simples, temos: Volume (cm3) % 17 500 100 x 120 100 ∙ x = 17 500 ∙ 120 x = 21 000 cm3 III. Volume do prisma triangular: V A H V V cm b = ⋅ ⇒ = ⋅ ⋅ ⇒ =3 4 2 10 60 3 II. Como o prisma triangular tem 60 cm3 e a barra, após o derretimento e o acréscimo da prata, tem 21 000 cm3, aplicando uma regra de três simples, temos: Volume (cm3) Número de barras 60 1 21 000 x 60 ∙ x = 21 000 ∙ 1 x = 350 44. (UTFPR) A matriz M, quadrada de ordem 3, é construída a partir de dados obtidos de um cubo de aresta 3 uni- dades de comprimento. a11 = aresta a13 = volume a21 = área total a22 = diagonal do cubo a31 = diagonal da face. Os demais elementos são todos nulos. Assim sendo, pode-se afirmar que: X a) M é quadrada e seu determinante é 243 6 . b) M é cúbica e seu determinante é 27. c) M tem fila nula e seu determinante é zero. d) M é triangular e seu determinante é 27 6 2 . e) M é matriz diagonal e seu determinante é 846. Portanto, a matriz obtida é: A a a a a a a a a a A= ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⇒ = ⎡ ⎣ ⎢11 12 1 21 22 23 31 32 33 3 3 0 27 54 3 3 0 3 2 0 0 ⎢⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ 3 0 27 54 3 3 0 3 2 0 0 3 0 54 3 3 3 2 0 27 3 3 3 2 243 6= − ⋅ ⋅ = − 11 11 3 13 13 2 21 21 22 22 31 31 aresta 3 volume 3 27 área total 6 3 54 diagonal do cubo 3 3 diagonal da face 3 2 a a a a a a a a a a = ⇒ = = ⇒ = = = ⇒ = ⋅ = = ⇒ = = ⇒ = II. III. IV. V. I. 22 Volume 6 45. (UFPE) Uma transportadora de volumes só aceita caixas na forma de paralelepípedos retângulos quando a soma do perímetro da base e da altura é no máximo 2 m. Suponha que se pretenda transportar uma caixa, com maior volume possível, no formato de um paralelepípedo com base quadrada, de lado x metros, e altura h metros, como ilustrado na figura abaixo. h x x Para obtermos volume máximo, os valores de x e h devem satisfazer 4x + h = 2. Analise as afirmações abaixo, considerando esses dados. X (0) O volume da caixa, em m3, é dado por 2 1 2 2x x⋅ −( ). (1) Quando o lado da base mede 1 3 de metro, o volu- me da caixa é 1 9 3m . (2) A área total da caixa é − +8 14 2x x , em m2. X (3) A área total da caixa será máxima quando a altura for 6 7 de metro. X (4) Quando a área total da caixa é máxima, seu volume é 24 343 3m . (0) Verdadeira. O volume da caixa é dado por V = x ∙ x ∙ h = x h2 . Como qualquer caixa a ser enviada por essa empresa deve satisfazer 4x + h = 2, h = 2 – 4x, o volume da caixa é V x x x x= ⋅ −( ) = ⋅ −( )2 22 4 2 1 2 . (1) Falsa. ( )= = ⋅ − = ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ⋅ ⋅ − ⋅ = ⋅ ⋅ − =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ = ⋅ ⋅ = 2 2 3 1 Como x , então: V 2x 1 2x 3 1 1 1 2 2 1 2 2 1 3 3 9 3 1 1 2 2 m 9 3 27 (2) Falsa. A área total da caixa é dada por V = 2 ∙ x ∙ x + 4 ∙ x ∙ h = 2 42x xh+ . Como h = 2 – 4x, a área total da caixa é A x xh x x x x x x x x t = + = + ⋅ −( ) = = + − = − 2 4 2 4 2 4 2 8 16 8 14 2 2 2 2 2. (3) Verdadeira. Medida da altura para que a área seja máxima: x b a mv = − ⋅ = − ⋅ − = − − = 2 8 2 14 8 28 2 7( ) . h x h h = − = − ⋅ ⇒ = 2 4 2 4 2 7 6 7 (4) Verdadeira. ( )= = ⋅ − = ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ⋅ ⋅ − ⋅ = ⋅ ⋅ − =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ = ⋅ ⋅ = 2 v 2 3 2 Como x , então: V 2x 1 2x 7 2 2 4 4 2 1 2 2 1 7 7 49 7 4 3 24 2 m . 49 7 343 46. (UFPE) Uma calha tem a forma de um prisma reto de base triangular. A altura do prisma é 1 m, e sua base é um triângulo isósceles com lados congruentes medin- do 0,4 m e formando entre si um ângulo α. Fazendo a escolha apropriada, qual o maior volume, em litros, que a calha pode ter? I. A área da base da calha é dada por: S x x sen S sen S sen S sen m = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅( ) 1 2 1 2 0 4 0 4 1 2 0 16 0 08 α α α α , , , , 33 II. O volume da calha é dado por: V V V A H sen sen m b= = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅( ) 0 08 1 0 08 3 , , α α III. O volume da calha será máximo quando α = 90°: V V V sen m L = = = ⋅ ° ⋅ = 0 08 90 0 08 1 0 08 803 , , , Portanto, o maior volume que a calha pode ter é de 80 litros. Matemática 23 48. (UNIOESTE – PR) A figura a seguir representa um pa- ralelepípedo reto retângulo. O ângulo β mede 30°, o ângulo α mede 45° e o lado AB mede 5 cm. α β A B C D E 30º 45º A partir destas informações, é correto afirmar que o volume do prisma é X a) 125 3 3cm . b) 225 cm3. c)625 3 3cm . d) 325 cm3. e) 25 3 cm . 3 I. No triângulo ABC, podemos determinar a altura do paralelepípedo: tg AC AB AC AC cm45 1 5 5° = ⇒ = ⇒ = A altura do paralelepípedo é 5 cm. II. No triângulo BDE, sabemos que DE = 5 (altura do paralelepípedo) e podemos obter a medida BE da profundidade do sólido. tg DE BE BE BE BE BE BE 30 3 3 5 3 3 5 15 3 3 3 15 3 3 5 3 ° = ⇒ = ⇒ ⋅ = ⋅ ⇒ ⇒ = ⋅ ⇒ = ⇒ = Assim, o volume do prisma é 5 5 3 5 125 3 3⋅ ⋅ = cm . 49. (UTFPR) As dimensões de um paralelepípedo retângulo estão em progressão aritmética crescente e têm como soma 24 m. Se a área desse paralelepípedo é igual a 366 m2, podemos afirmar que a razão dessa progres- são aritmética é: 47. (UFRN) Quando se diz que, numa região, caiu uma chu- va com precipitação de 10 mm de água, isso significa que cada metro quadrado dessa região recebeu 10 li- tros de água da chuva. Uma caixa d’água de 1,5 m de altura, 0,8 m de largura e 1,4 m de comprimento, com uma abertura na face superior, na forma de um qua- drado com 40 cm de lado, recebeu água diretamente de uma chuva de 70 mm. 1,5 0,8 1,4 Admitindo-se que a caixa só tenha recebido água da chuva, pode-se afirmar que o nível da água nessa caixa aumentou: a) 0,8 cm X b) 1 cm c) 1,2 cm d) 2 cm I. Área da base da caixa: 0,8 ∙ 1,4 = 1,12 m2 II. Área da abertura superior da caixa: 0,4 ∙ 0,4 = 0,16 m2 III. Quantidade de chuva recebida nessa área: Chuva (mm) área (m2) 70 1 x 0,16 1 ∙ x = 70 ∙ 0,16 x = 11,2 mm IV. Volume de chuva recebido: Chuva (mm) Volume (m3) 10 0,01 11,2 y 10 ∙ y = 0,01 ∙ 11,2 10y = 0,112 y = 0,0112 m3 Portanto, o nível de água na caixa é: V A H H H m cm b= ⋅ = ⋅ = = 0 0112 112 0 01 1 , , , 24 Volume 6 a) 2. b) 4. c) 5. X d) 3. e) 6. Nomeando as dimensões da piscina por a, b e c, temos: a b c a + b + c = 24 2∙(ab + ac + bc) = 366 As medidas estão em PA, portanto, podemos escrever a, b e c como x – r, x e x + r. Assim: a + b + c = 24 (x – r) + x + (x + r) = 24 3x = 24 ⇒ x = 8 2∙(ab + ac + bc) = 366 ab + ac + bc = 183 (x – r) ∙ x + (x – r) ∙ (x + r) + x ∙ (x + r) = 183 (8 – r) ∙ 8 + (8 – r) ∙ (8 + r) + 8 ∙ (8 + r) = 183 64 8 64 64 8 183 192 183 9 3 2 2 2 – – – – – r r r r r r + + + = + = = = ± Como a PA é crescente, r = 3. Cilindro 50. Considere um cilindro com diâmetro da base medindo 12 cm e altura igual a 9 cm. Calcule: a) a área da base; 2r = 12 ⇒ r = 6 cm A r A A cm B B B = ⋅ = ⋅ = π π π 2 26 36 2 b) a área da seção meridiana; 2 seção meridiana seção meridiana seção meridiana A 2 r h A 2 6 9 A 108 cm = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = c) a área lateral; A r h A A cm L L L = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = 2 2 6 9 108 2 π π π d) a área total; A A A A r h r A A A T T L T T T B= + ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = + = 2 2 2 2 6 9 2 6 108 72 2 2 π π π π π π 1180 2π cm e) o volume. V r h V V cm = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = π π π 2 26 9 324 3 51. Com relação a um cilindro equilátero cujo raio da base mede 3,5 cm, determine: a) a área da base; A r A A cm B B B = ⋅ = ⋅ = π π π 2 23 5 12 25 2 , , b) a área da seção meridiana; Como o cilindro é equilátero, temos h = 2r ⇒ h = 7 cm. 2 seção meridiana seção meridiana seção meridiana A 2 r h A 2 3,5 7 A 49 cm = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = c) a área lateral; A r h A A cm L L L = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = 2 2 3 5 7 49 2 π π π , d) a área total; A A A A r h r A A T L B T T T = + ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = + 2 2 2 2 3 5 7 2 3 5 49 24 2 2 π π π π π , , ,55 73 5 2 π πA cmT = , e) o volume. V r h V V cm = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = π π π 2 3 3 5 7 85 75 2, , Matemática 25 52. Considerando um cilindro circular reto com raio da base medindo r cm e altura medindo h cm. Obtenha os valores de r e h quando: a) o volume do cilindro é 81π cm3 e a medida da altura é igual ao triplo da medida do raio da base. h = 3r V r h r r r r r cm = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = = ⇒ = π π π 2 81 3 3 81 27 3 2 3 3 Portanto, r = 3 cm e h = 3r ⇒ h = 9 cm. b) a área da superfície lateral do cilindro é 150π cm2 e o raio da base mede 10 cm a menos que a altura. r = h – 10 A r h h h h h h h h h L = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ −( )⋅ = − − − = − − 2 150 2 10 150 2 20 2 20 150 0 10 2 2 2 π π π 775 0= Assim: h h a b c b a c 2 2 2 10 75 0 1 10 75 4 10 4 1 75 40 − − = = = − = − = − ⋅ ⋅ = −( ) − ⋅ ⋅ −( ) = ; ; Δ Δ Δ 00 h b a h h h = − ± ⋅ ⇒ = ± = + = = = − = − = − Δ 2 10 20 2 10 20 2 30 2 15 10 20 2 10 2 5 1 2 Portanto, como a altura não pode ser negativa, h = 15 cm e r = h – 10 ⇒ r = 5 cm. 53. Considere uma peça fabricada em ferro no formato de um prisma hexagonal regular com aresta da base medindo 4 cm e altura medindo 1 cm. No centro da peça, há um furo cilíndrico com diâmetro da base medindo 4 cm. © iS to ck p h ot o. co m /N in el l_ A rt Determine: a) o volume total de ferro utilizado na confecção da peça. Use 3 173= , e π = 3,14. O volume total da peça é igual ao volume do prisma subtraído o volume do furo. 2r = 4 ⇒ r = 2 cm A altura do cilindro é igual à altura H do prisma. H = 1 cm. ⋅ π ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ π ⋅ ⋅ b 3 peça prisma furo 2 peça 2 2 peça peça =peça V = V – V V = A H – r H 6 4 3 V = 1– 2 1 4 V = 41,52 – 12,56 V 28,96 cm b) a massa de ferro utilizada na confecção da peça, sabendo que a densidade do ferro é 7,86 g/cm3 e que a densidade é a razão entre a massa, em gramas, e o volume, em cm3, do objeto. d m V m m g = = = 7 86 28 96 227 62 , , , 54. Uma lata de doce de leite em formato de cilindro circu- lar reto, com as dimensões indicadas na figura abaixo, custa R$ 4,20. 12 cm 10 cm A respeito da situação descrita, assinale V para as afir- mações verdadeiras e F para as afirmações falsas. a) ( F ) A área total de material utilizado na confecção da lata é de 408π cm2. b) ( V ) O rótulo da embalagem envolve toda a super- fície lateral da lata, então a área ocupada pelo rótulo mede 120π cm2. c) ( F ) O volume de doce de leite contido na lata, quando ela está completamente cheia é igual a 720 π cm3. 26 Volume 6 d) ( V ) Mantendo o preço e a proporcionalidade, uma lata que contiver meio litro de doce de leite deve custar R$ 1,85. a) 2r = 12 ⇒ r = 6 cm A A A A r h r A A A T L T T T T B= + ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = + 2 2 2 2 6 10 2 6 120 72 2 2 π π π π π π == 192 2π cm b) A r h A A cm L L L = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = 2 2 6 10 120 2 π π π c) V r h V V cm = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = π π π 2 26 10 360 3 d) Em 360π cm3 de leite condensado, há, aproxima- damente, 1,13 litro de leite condensado (usando a aproximação de π = 3,14). Com uma regra de três simples, determinamos o preço proporcional a 0,5 litro. Preço Volume 4 20 113 0 5 113 2 1 185 , , , , , , x x x 55. Um recipiente em forma de cilindro circular reto contém água até determinada altura. Nele, são colocados dois cubos de mesmo volume, que afundam totalmente, ficando submersos sem, no entanto, transbordar a água. Sabe-se que o nível da água no recipiente subiu 4 cm e que a medida do raio da base do cilindro é 6 cm. Calcule a medida da aresta dos cubos. Use π = 3. O volume de água deslocado no cilindro é igual ao volu- me dos dois cubos. I. Volume deslocado V r h V V cm = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = π 2 3 6 4 432 2 3 II. Volume de cada cubo Como os dois cubos têm o mesmo volume, temos que cada cubo tem 216 cm3. V a a a cm 3 216 6 3 Portanto, a aresta dos cubos mede 6 cm. 56. Um cilindro maciço foi inscrito em um cubo cuja aresta mede 12 cm, conforme mostra a figura. Determine: a) a razão entre a área total do cubo e a do cilindro; Para o cilindro, temos r = 6 cm e h = 12 cm. A A a r h r Tcubo Tcilindro = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = = 6 2 2 6 12 2 6 12 2 6 2 2 2 2 π π π π 8864 144 72 864 216 4 π π π π+ = = b) o volume do cubo que nãofoi ocupado pelo cilindro. Use π = 3,14. I. Volume do cubo: V a V V cm 3 312 1728 3 II. Volume do cilindro: V r h V V cm = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = π 2 23 14 6 12 1356 48 3 , , O volume do cubo não ocupado pelo cilindro é igual a 1 728 – 1 356,48 = 371,52 cm3. 57. (ACAFE – SC) Um posto de combustíveis abastece mensalmente seu reservatório cilíndrico subterrâneo, cujas medidas estão indicadas no esquema a seguir. Considerando que o reservatório esteja vazio e que será abastecido com 80% de sua capacidade por um caminhão-tanque, a uma vazão de 10 L por segundo, em aproximadamente quantos minutos o reservatório será abastecido? Matemática 27 a) 59 min. b) 51 min. X c) 47 min. d) 48 min. I. Capacidade total do reservatório: 2r = 3 ⇒ r = 1,5 m e adotando π = 3,14 V r h V V m = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = π 2 3 3 14 15 5 35 325 2, , , 1 m3 = 1 000 L, então a capacidade do reservatório é de 35 325 litros. II. O reservatório será abastecido com 80% de sua ca- pacidade: 80% de 35 325 = 28 260 litros. III. Como a vazão do tanque é de 10 L por segundo, então o reservatório levará 28 260 ÷ 10 = 2 826 segundos para ser abastecido. Isso representa 2 826 ÷ 60 = 47,1 minutos. Portanto, o reservatório levará aproximadamente 47 minutos para ser abastecido. 58. (FGV – SP) A atual moeda de 1 real é composta de aço inox no círculo central e de aço inox revestido de bronze na coroa circular. Essa moeda possui diâme- tro e espessura aproximados de 26 e 2 milímetros, respectivamente. Uma corda no círculo dessa moeda que seja tangente ao círculo central de aço inox mede, aproximadamente, 18 milímetros. Nas condições dadas, o volume de aço inox contido apenas no círculo central dessa moeda, em mm3, é aproximadamente igual a X a) 176π b) 182π c) 194π d) 198π e) 204π I. A figura ilustra as medidas da moeda citadas no enunciado. A medida r do raio do círculo de aço inox da moeda pode ser obtida aplicando-se o Teorema de Pitágoras ao triângulo retângulo mostrado na figura: 9 mm 9 mm 13 mm r 13 9 169 81 88 88 2 22 2 2 2 2 2 = + = + = = = r r r r r mm II. Volume do cilindro de aço inox: V r h V V mm = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = π π π 2 88 2 176 3 59. (IFBA) Um reservatório cúbico está totalmente cheio com 8 000 L de água. Toda essa água foi transferida para outro tanque cilíndrico reto de 2 m de diâmetro. Usando a aproximação π = 3,1, é correto afirmar que a altura atingida pela água, em metros, no tanque recep- tor foi igual a: X a) 2,58 b) 2,40 c) 2,38 d) 2,20 e) 2,10 2r = 2 ⇒ r = 1 e o volume de 8 000 L = 8 m3. V r h h h h m = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = π 2 8 3 1 1 3 1 8 2 58 , , , 60. (IFSC) Uma indústria de alimentos utiliza tanques na forma cilíndrica de dimensão 12 m de altura e 10 m de diâmetro, para armazenar água. Considerando π = 3,14 e com base nessas informações é correto afirmar: (01) se com uma lata de tinta pintam-se 15 m2 da superfície, então a quantidade mínima de latas que será necessária para a pintura da superfície lateral externa de um tanque é 25 latas. (02) devido à escassez de água, a indústria precisa armazenar 3,14 · 106 litros de água e para isso ela necessita de pelo menos três tanques. X (04) se fosse usar um tanque na forma de um paralelepípedo reto com área da base de 157 m2 para armazenar a mesma quantidade de água de cada tanque cilíndrico, sua altura seria de 6 m. 28 Volume 6 (08) um dos tanques da indústria ficou aberto durante alguns dias e com isso houve a evaporação da água, permanecendo um terço do volume. Para repor a quantidade de água evaporada serão ne- cessários 628 litros de água. X (16) periodicamente é feita a manutenção desses tanques, pintando-se sua superfície lateral externa. Em um dia dessas manutenções, pintaram-se 30% do total e no dia seguinte pintaram-se 60% do que sobrou. A porcentagem do que falta pintar é 28% da superfície lateral externa. X (32) a indústria utiliza cloro para o tratamento da água armazenada nos tanques na proporção de um pacote para cada 15 700 litros; então, serão necessários 60 pacotes para tratar a água de cada tanque. 52 (04 + 16 + 32). (01) Área lateral do tanque: 2r = 10 ⇒ r = 5 cm A r h A A m L L L = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = 2 2 3 14 5 12 376 8 2 π , , Como 1 lata pinta 15 m2, então serão necessárias 376,8 ÷ 15 = 25,12 latas, portanto 25 latas não são suficientes. (02) Volume de um tanque: V r h V V m = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = π 2 23 14 5 12 942 3 , Esse valor corresponde a 942 000 L ou 9 42 105, e, para obter 3 14 106, L de água, seriam neces- sários 3 14 10 9 42 10 3 33 6 5 , , , tanques. Portanto, 3 tan- ques não são suficientes. (04) A área da base do tanque é de 157 m2, então: V r h h h m = ⋅ ⋅ = ⋅ = π 2 942 157 6 (08) Um terço do volume total equivale a 942 ÷ 3 = 314 m3. Então, para enchê-lo novamente, serão necessários 628 m3 de água, que correspondem a 628 000 litros de água. (16) 0,3 + 0,6 ⋅ 0,7 = 0,3 + 0,42 = 0,72. Foram pin- tados 72%. Assim, faltam 28% do total para fina- lizar a pintura. (32) Como 1 pacote de cloro trata 15 700 L, então, para o tratamento da água contida no tanque quando este estiver completamente cheio, serão necessários 942 000 : 15 700 = 60 pacotes. 61. (UFSCAR) Uma tela retangular com 3,6 m2 de área e 40 cm de altura será utilizada para cercar um canteiro circular, conforme mostram as figuras. Sabendo que 1 m2 = 10 000 cm2 e utilizando π = 3, então, a área do canteiro, em m2, é: a) 4,75. b) 5,25. c) 5,85. d) 6,25. X e) 6,75. I. Raio do canteiro: 3,6 m2 = 36 000 cm2 A r h r r r cm ou m L = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = = 2 36000 2 3 40 36000 240 150 15 π , II. Área do canteiro: A r A A m canteiro canteiro canteiro = ⋅ = ⋅ = π 2 23 15 6 75 2 , , 62. (UFPR) O serviço de encomendas da Empresa de Correios impõe limites quanto ao tamanho dos objetos a serem postados. Considere que somente sejam permitidos para postagem objetos dentro dos limites descritos abaixo. DIMENSÕES DA EMBALAGEM CAIXA A soma (comprimento + largura + altura) não deve ser superior a 150 cm. A face de endereçamento não deve ter medidas inferiores a 11 x 16 cm. Altura mínima: 2 cm EMBALAGEM EM FORMA DE ROLO A soma (comprimento + dobro do diâmetro) não deve ser superior a 104 cm. O comprimento do rolo não deve ser maior que 90 cm. Matemática 29 Com base nessas informações, considere as afirmativas abaixo a respeito da postagem de uma barra cilíndrica rígida de 95 centímetros de comprimento e um centímetro de diâmetro. 1. Não é possível postar essa barra embrulhada em forma de rolo. 2. É possível postar essa barra dentro de uma caixa de papelão em forma de paralelepípedo retangular reto, com 80 cm de comprimento, 60 cm de largura e 7 cm de altura. 3. É possível postar essa barra dentro de uma caixa de papelão em forma de prisma reto com 90 cm de altura e base quadrada com 20 cm de lado. Assinale a alternativa correta. X a) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. b) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. c) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. d) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. e) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. 1. Verdadeira. A barra tem mais de 90 cm de compri- mento. 2. Verdadeira. A diagonal da caixa é igual a D = + + = + + =80 60 7 6400 3600 49 100492 2 2 . Essa raiz é certamente maior do que 100. Assim, a diagonal da caixa mede mais de 100 cm e a barra pode ser colocada em posição inclinada na caixa. 3. Falsa. A diagonal da caixa é igual a D = + + = + + =20 20 90 400 400 8 100 89002 2 2 . Sendo 952 = 9025, essa diagonal mede menos do que 95 cm. Assim, a barra não pode ser postada nessa caixa. 63. (ENEM) O índice pluviométrico é utilizado para mensurar a precipitação da água da chuva, em milímetros, em determinado período de tempo. Seu cálculo é feito de acordo como nível de água da chuva acumulada em 1 m2, ou seja, se o índice for de 10 mm, significa que a altura do nível da água acumulada em um tanque aberto, em formato de um cubo com 1 m2 de área de base, é de 10 mm. Em uma região, após um forte temporal, verificou-se que a quantidade de chuva acumulada em uma lata de formato cilíndrico, com raio 300 mm e altura 1 200 mm, era de um terço da sua capacidade. Utilize 3,0 como aproximação para π. O índice pluviométrico da região, durante o período do temporal, em milímetros, é de: a) 10,8. b) 12,0. c) 32,4. X d) 108,0. e) 324,0. I. Volume do cilindro: r = 300 mm ⇒ r = 0,3 m h = 1 200 mm ⇒ h = 1,2 m. V r h V V V m = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = π 2 23 0 3 12 3 0 09 12 0 324 3 , , , , , II. Como o volume de água da chuva alcançou um terço da capacidade do reservatório cilíndrico, ele foi de: 0,324 ÷ 3 = 0,108 m3. III. O cubo tem 1 m2 de área da base, então a medida de sua aresta é 1 m. V h h h m mm = ⋅ ⋅ = ⋅ = = 1 1 0 108 1 0 108 108 , , O índice pluviométrico é de 108 mm. 64. (ENEM) Para resolver o problema de abastecimento de água foi decidida, numa reunião do condomínio, a construção de uma nova cisterna. A cisterna atual tem formato cilíndrico, com 3 m de altura e 2 m de diâme- tro, e estimou-se que a nova cisterna deverá compor- tar 81 m3 de água, mantendo o formato cilíndrico e a altura da atual. Após a inauguração da nova cisterna a antiga será desativada. Utilize 3,0 como aproximação para π. 30 Volume 6 Qual deve ser o aumento, em metros, no raio da cister- na para atingir o volume desejado? a) 0,5 b) 1,0 X c) 2,0 d) 3,5 e) 8,0 I. Raio da base da cisterna antiga: 2r = 2 ⇒ r = 1 m. II. Raio da base da cisterna nova: h = 3 m e V = 81 m3 V r h r r r r m = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ⇒ = ⇒ = π 2 2 2 81 3 3 81 9 9 32 O aumento do raio é de 2 m. 65. (UNICURITIBA – PR) Os aprendizes O professor Esperto Injustus dividiu uma turma de alu- nos em duas equipes para uma competição. Cada equipe deveria confeccionar uma caixa para guardar tranqueiras, com capacidade mínima de 1 litro. As regras para a competição foram as seguintes: a) ganharia a competição a equipe que produzisse a caixa com menor custo de produção; b) a caixa deveria possuir uma tampa feita com o mes- mo material usado para construir a própria caixa. A Equipe Alpha produziu uma caixa utilizando um ma- terial que custava R$ 0,02 por cm2. A Equipe Beta produziu uma caixa utilizando um mate- rial que custava R$ 0,01 por cm2. Observe as caixas produzidas pelas equipes. Observações As figuras estão fora de escala. 1 000 cm3 é equivalente a 1 litro. Diante do exposto, avalie as afirmativas. a) ( F ) A Equipe Alpha foi a vencedora. b) ( F ) A caixa da Equipe Alpha custou o dobro em relação à caixa produzida pela Equipe Beta. c) ( V ) A caixa da Equipe Beta atende à capacidade mínima estabelecida. d) ( V ) A caixa produzida pela Equipe Beta custou mais de R$ 9,00 para ser produzida. e) ( V ) A caixa da Equipe Alpha não atende à capacida- de mínima estabelecida. I. Caixa da Equipe Alpha Área total: A A A A cm T T T T = ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ = ⋅ + + = ⋅ = 2 8 10 12 10 8 12 2 80 120 96 2 296 592 2 ( ) ( ) Gasto com material: 592 ∙ 0,02 = R$ 11,84. Volume: V A H V V cm L B= ⋅ = ⋅ ⋅ = = 12 8 10 960 0 963 , II. Caixa da Equipe Beta Área total: A A A A r h r A A T L B T T T = + ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = + 2 2 2 2 10 5 2 10 100 200 2 2 π π π π π π AA cm cmT = =300 942 2 2π Gasto com material: 942 ∙ 0,01 = R$ 9,42. Volume: V r h V V cm cm L = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = = = π π π 2 2 3 10 5 500 1570 1573 , a) Falsa. A caixa dessa equipe não atende à capacidade mínima necessária. b) Falsa. Por litro, a caixa da Equipe Alpha custou R$ 12,33, enquanto a caixa da Equipe Beta custou R$ 6,00. Assim, o gasto foi maior que o dobro. Matemática 31 67. (UFSCAR – SP) Retirando-se um semicilindro de um paralelepípedo reto-retângulo, obtivemos um sólido cujas fotografias, em vista frontal e vista superior, estão indicadas nas figuras. Se a escala das medidas indicadas na fotografia é 1:100, o volume do sólido fotografado, em m3, é igual a: a) 2 ∙ (14 + 2π). b) 2 ∙ (14 + π). c) 2 ∙ (14 – π). d) 2 ∙ (21 – π). X e) 2 ∙ (21 – 2π). O volume V do sólido é dado pela diferença entre o volume do paralelepípedo de dimensões 7 m, 3 m e 2 m e metade do volume do cilindro, cujo raio da base é 2 m e a altura é 2 m. Assim: ( ) 3 sólido paralelepípedo semicilindro 2 sólido sólido sólido V V V 2 2 V 7 3 2 2 V 42 4 V 2 21 2 m = − π⋅ ⋅= ⋅ ⋅ − = − π = ⋅ − π 68. (UNICAMP – SP) Um pluviômetro é um aparelho utiliza- do para medir a quantidade de chuva precipitada em determinada região. A figura de um pluviômetro padrão é exibida a seguir. Nesse pluviômetro, o diâmetro da abertura circular existente no topo é de 20 cm. A água que cai sobre a parte superior do aparelho é recolhida em um tubo cilíndrico interno. 66. (FUVEST – SP) Um castelo está cercado por uma vala cujas bordas são dois círculos concêntricos de raios 41 m e 45 m. A profundidade da vala é constante e igual a 3 m. Seção transversal da vala 3 m O proprietário decidiu enchê-la com água e, para este fim, contratou caminhões-pipa, cujos reservatórios são cilindros circulares retos com raio da base de 1,5 m e altura igual a 8 m. Determine o número mínimo de caminhões-pipa ne- cessário para encher completamente a vala. 41 m 45 m 3 m I. O volume de água que cabe na vala é dado pela diferença entre o volume do cilindro de raio da base igual a 45 m e o volume do cilindro cujo raio da base mede 41 m. ( ) ( ) água água 45 41 2 2 água 2 2 água água 3 água V V V V 45 3 41 3 V 3 45 41 V 3 2025 1681 V 3 344 V 1032 m = − = π⋅ ⋅ −π⋅ ⋅ = π⋅ − = π⋅ − = π⋅ = π II. Volume do caminhão-pipa: = π⋅ ⋅ = π ⋅ ⋅ = πcaminhão pipa 2 caminhão pipa caminhão pipa 3 V 1,5 8 V 2,25 8 V 18 m - - - III. Portanto, aplicando uma regra de três simples temos: Volume (m3) Número de caminhões 18π 1 1 032π x 18π ∙ x = 1 032π ∙ 1 x 57,3 caminhões Portanto, o número mínimo de caminhões-pipa neces- sário para encher completamente a vala é 58. 32 Volume 6 Esse tubo cilíndrico tem 60 cm de altura e sua base tem 1/10 da área da abertura superior do pluviômetro. (Obs.: a figura ao lado não está em escala). a) Calcule o volume do tubo cilíndrico interno. A base do tubo cilíndrico tem 1 10 da área da abertura superior, então: V A h V r h V V tubo abertura tubo abertura tubo = ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ 10 10 10 10 60 2 2 π π ttubo cm= 600 3π Portanto, o volume do tubo cilíndrico interno é 600 3π cm . b) Supondo que, durante uma chuva, o nível da água no cilindro interno subiu 2 cm, calcule o volume de água precipitado por essa chuva sobre um terreno retangular com 500 m de comprimento por 300 m de largura. I. Como o volume no cilindro interno subiu 2 cm, o volume de chuva no tubo interno é: V A V r V chuva abertura chuva abertura chuva h h = = ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 10 10 10 2 210 π π 22 20 3V mchuva c= π II. Assim, o volume de água captado pelo terreno é: Área de captação (m2) Volume de chuva (cm3) π⋅0 12, 20π 300 ∙ 500 x 0,01π ∙ x = 150 000 ∙ 20π 0,01πx = 3 000 000π x = 300 000 000 cm3 = 300 m3. Portanto, o volume de água precipitado por essa chuva sobre um terreno retangular é 300 m3. 69. (UEP – PE) Uma piscina circular tem 5 m de diâmetro. Um produto químico deve ser misturado à água, na ra- zão de 25 g por 500 litros de água. Se a piscina tem 1,6 m de profundidade e está totalmente cheia, quanto do produto deve ser misturado à água? (Use: π = 3,1) a) 1,45 kg X b) 1,55 kg c) 1,65 kg d) 1,75 kg e) 1,85 kg I. Volume da piscina: 2r = 5 ⇒ r = 2,5 m. V r h V V m L = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ =
Compartilhar