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ANGLO ENSINO FUNDAMENTAL ANGLO ano9 º- 4 caderno MANUAL DO PROFESSOR MATEMÁTICA capa_final_ANGLO_SOMOS_MP_matematica_cad4.indd 3 6/25/19 5:56 PM 9 o ano Ensino Fundamental Manual do Professor Matemática Adair Mendes Nacarato Cármen Lúcia B. Passos Fabio Orfali 4 caderno ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 1 6/25/19 5:39 PM Direção Presidência: Mario Ghio Júnior Direção de Conteúdo e Operações: Wilson Troque Direção executiva: Irina Bullara Martins Lachowski Direção editorial: Luiz Tonolli e Lidiane Vivaldini Olo Gestão de projeto editorial: Rodolfo Marinho Gestão e coordenação de área: Julio Cesar Augustus de Paula Santos e Juliana Grassmann dos Santos Edição: Roberto Paulo de Jesus Silva e Tadeu Nestor Neto Planejamento e controle de produção: Patrícia Eiras (ger.), Juliana Batista (coord.), Daniela Carvalho Revisão: Hélia de Jesus Gonsaga (ger.), Kátia Scaff Marques (coord.), Letícia Pieroni (coord.), Rosângela Muricy (coord.), Aline Cristina Vieira, Danielle Modesto, Marília Lima, Maura Loria, Paula Rubia Baltazar, Raquel A. Taveira, Tayra Alfonso; Amanda T. Silva e Bárbara de M. Genereze (estagiárias) Arte: Daniela Amaral (ger.), Erika Tiemi Yamauchi (coord.) e Daniel Hisashi Aoki (edit. arte) Diagramação: JS Design Iconografia e tratamento de imagem: Sílvio Kligin (ger.), Roberto Silva (coord.), Carlos Luvizari (pesquisa iconográfica); Cesar Wolf, Fernanda Crevin (tratamento) Licenciamento de conteúdos de terceiros: Thiago Fontana (coord.), Liliane Rodrigues, Flavia Zambon, Luciana Sposito e Angra Marques (licenciamento de textos), Erika Ramires, Luciana Pedrosa Bierbauer, Luciana Cardoso Sousa e Claudia Rodrigues (analistas adm.) Ilustrações: Setup, JS Design, Luis Moura, Pedro Hamdan Cartografia: Eric Fuzii (coord.) Design: Daniela Amaral (proj. gráfico e capa) Foto de capa: Eric Isselee/Shutterstock/Glow Images Ilustração de capa: D’Avila Studio Todos os direitos reservados por SOMOS Sistemas de Ensino S.A. Rua Gibraltar, 368 – Santo Amaro São Paulo – SP – CEP: 04755-070 Tel.: 3273-6000 © SOMOS Sistemas de Ensino S.A. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Nacarato, Adair Mendes Ensino fundamental 2 : matemática 9º ano : cadernos de 1 a 4 : professor / Adair Mendes Nacarato, Cármen Lúcia B. Passos, Fabio Orfali. -- 1. ed. -- São Paulo : SOMOS Sistemas de Ensino, 2019. 1. Matemática (Ensino fundamental). I. Passos, Cármen Lúcia B. II. Orfali, Fábio. III. Título. 2018-0059 CDD-372.7 Julia do Nascimento – Bibliotecária – CRB-8/010142 2019 ISBN 978 85 468 1867 9 (PR) 1 a edição 1 a impressão Impressão e acabamento Uma publicação ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 2 6/25/19 5:39 PM SUMÁRIO 8 O Caderno 4 .............................................................................................4 29. Probabilidade: eventos dependentes e eventos independentes ........................................... 5 30. Volume de prismas e cilindros ............................................................................................ 11 31. Vistas e perspectivas .......................................................................................................... 18 32. Razões trigonométricas no triângulo retângulo................................................................... 24 33. Equações redutíveis a equações do 2o grau ........................................................................ 33 34. Frações algébricas e equações fracionárias ....................................................................... 39 35. Funções e seus gráficos ...................................................................................................... 45 36. Organização de dados de pesquisa .................................................................................... 55 37. Investigações matemáticas e resolução de problemas ........................................................ 58 Módulo Interdisciplinar............................................................................................................ 65 ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 3 6/25/19 5:39 PM 8 4 Ensino Fundamental O CADERNO 4 Este Caderno está organizado em 9 Módulos: 3 relativos a Álgebra; 3, a Geometria; 2, a Probabilidade e estatística; e 1 de Resolução de problemas e Investigações matemáticas. O Módulo 29 amplia os estudos de probabilidade com as noções de eventos dependentes e eventos in- dependentes, aproximando-se das habilidades da Base Nacional Comum Curricular (BNCC). Uma das aulas desse Módulo é reservada ao planejamento de uma pesquisa de campo com os alunos, cujos dados serão sistematizados no Módulo 36. É fundamental que esse planejamento com o respectivo questionário para coleta de dados seja realizado no início do bimestre para que os alunos tenham tempo para as entrevistas, a partir da amostra definida pelo grupo. No Módulo 30, retomamos e aprofundamos as ideias de volume, que haviam sido introduzidas no 7o ano. Ampliamos o estudo do cálculo de volume para os prismas e os cilindros e abordamos o princípio de Cavalieri de maneira bem intuitiva, por meio de uma experiência que, certamente, ajudará no estudo da Geometria Espacial no Ensino Médio. Ainda no campo da Geometria Espacial, o Módulo 31 traz um estudo das representações planas de ob- jetos tridimensionais, com a discussão das vistas de um sólido e das representações em perspectiva. No Módulo 32, introduzimos o estudo das razões trigonométricas em um triângulo retângulo. Eviden- temente, não se pretende esgotar o assunto, que será retomado e ampliado no Ensino Médio. O objetivo é proporcionar aos alunos um primeiro contato com o tema, destacando sua relação com a semelhança de triângulos, assunto muito explorado ao longo do 9o ano. No tópico de equações (Módulos 33 e 34), exploramos os tipos de equações que ainda não tinham sido abordados nos cadernos anteriores: literal, biquadrada, irracional e fracionária. No Módulo 35, ampliamos o estudo de funções sem, no entanto, fazer uma abordagem muito formal, que ficará para o Ensino Médio. Para esse Módulo, sugerimos o uso de um software que possibilite a ex- ploração de gráficos de funções. Lembre-se do planejamento antecipado de suas aulas, certificando-se de possuir os materiais necessários para o trabalho em sala de aula com este Caderno. Neste bimestre, são eles: • régua, compasso, par de esquadros e transferidor (1 jogo por aluno); • calculadora (1 por aluno); • papel milimetrado; • tesoura; • fita adesiva; • grãos de arroz (ou outro material alternativo, como indicado nas orientações do Módulo 30); • papel vergê (ou papel-cartão ou cartolina grossa). Chegamos ao final de mais um ano e de um ciclo de cooperação. Esperamos que tenha tido sucesso com seu trabalho, que os alunos tenham permanecido motivados para aprender Matemática e que nosso Manual do Professor tenha sido um facilitador de seu cotidiano docente e uma importante ferramenta para a preparação de suas aulas. ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 4 6/25/19 5:39 PM 85 M a n u a l d o P r o fe s s o r 29. PROBABILIDADE: EVENTOS DEPENDENTES E EVENTOS INDEPENDENTES AULAS 91 a 93 Objetivos • Reconhecer, em experimentos aleatórios, eventos independentes e dependentes e calcular a probabilidade de sua ocorrência, nos dois casos. • Planejar uma pesquisa amostral envolvendo tema da realidade social. Roteiro de aulas (sugestão) Aula Descrição Anotações 91 Retorno das tarefas 3 e 4 (Módulo 28) Probabilidade em eventos independentes Probabilidade condicional Orientações para as tarefas 1 e 2 (Em casa) 92 Retorno das tarefas 1 e 2 A árvore de possibilidades Exercício Orientações para as tarefas 3 e 4 (Em casa) 93 Retorno das tarefas 3 e 4 Preparando uma pesquisa Orientações para as tarefas 5 a 8 Exercícios complementares correspondentes a este Módulo: 1 a 3. Testes da seção Rumo ao Ensino Médio: 1 ao 4. Noçõesbásicas Espera-se que, ao final do Módulo, os alunos sejam capazes de identificar eventos dependentes e independentes e utilizem diferentes estratégias para calcular a probabilidade de ocorrência desses eventos. Estratégias e orientações Desde os anos iniciais os alunos vêm trabalhando com contextos de probabilidade. Exploraram diferentes ex- perimentos aleatórios, construíram o espaço amostral e determinaram a probabilidade de ocorrência de diferentes eventos. Neste último Módulo da unidade temática vamos ampliar nosso estudo com as noções de eventos indepen- dentes e dependentes e a probabilidade condicional, tal como consta da Base Nacional Comum Curricular (BNCC). Procuramos criar estratégias que não exijam o uso de fórmulas 2 orientando o uso da árvore de possibilidades ou da redução do espaço amostral. ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 5 6/25/19 5:39 PM 86 Ensino Fundamental Se possível, sugerimos que as duas primeiras aulas sejam duplas para que haja tempo suficiente para explo- rar todas as condições e realizar os exercícios. Atividades de construção de conceitos Probabilidade em eventos independentes (página 279) As discussões se iniciam com eventos independentes. Dê um tempo para que os alunos resolvam os cinco itens propostos; em seguida, promova a socialização das estra- tégias adotadas na resolução e a leitura do boxe-síntese. No momento dessa leitura, reforce que a probabilidade será dada pelo produto das probabilidades de cada um dos eventos independentes. Enquanto os alunos trabalham, você poderá fazer intervenções junto àqueles que apresentarem dificuldades na compreensão dos itens propostos. Probabilidade condicional (página 281) Acompanhe os alunos enquanto realizam as duas si- tuações propostas. Oriente-os para que façam a redução do espaço amostral para o segundo evento, depois da ocorrência do primeiro. Ao final, leia o texto da síntese e esclareça os pontos em que os alunos apresentaram mais dúvida, se necessário. A árvore de possibilidades (página 282) Informe a eles que essa estratégia é muito útil quando se trabalha com eventos dependentes, ou seja, o segundo evento depende da ocorrência do primeiro. A árvore possibilita a determinação das probabilidades de cada evento realizado. Sugerimos que você realize o item 1 coletivamente com os alunos. Você pode, ainda, formular outras questões além das que foram propostas. Ao final das três etapas verifique quais dúvidas os alunos ainda têm e faça as complementações necessárias. Preparando uma pesquisa (página 286) Esta aula tem como objeto de conhecimento, con- templado na BNCC, o planejamento e a execução de pesquisa amostral e a apresentação de relatório. Como este é o primeiro módulo do Caderno 4, reservamos uma aula para que você planeje a pesquisa com os alunos. Deixamos a escolha do tema para decisão co- letiva da turma, por acreditarmos que o tema deva ser de interesse dos alunos. Orientações para a organização e a realização da pesquisa 1. Construa com a turma o questionário que será utilizado para a coleta de dados. É importante que o questionário contemple questões abertas e fechadas (variáveis qualitativas e quantitati- vas): sexo dos entrevistados, idade, faixa salarial familiar, tipo de escola onde pretende cursar o Ensino Médio; se pretende ou não fazer curso superior – em caso afirmativo, em que tipo de instituição (pública ou privada) e o curso que pretende fazer (ou pode-se escolher por área de conhecimento) –; e questões relacionadas à temática escolhida. 2. Defina com eles qual será a amostra. Não há a necessidade de seguir metodologias sofistica- das; delimite apenas o público a ser entrevista- do. Por exemplo, se escolherem adolescentes e jovens, o questionário poderá ser aplicado nas diferentes classes da escola e com os amigos dos alunos. A partir do tamanho da amostra, providencie o número necessário de cópias de questionários. 3. Escolha, com os alunos, uma data limite para a finalização dessa primeira etapa: coleta de dados. É fundamental no início do Módulo 36 que os questionários respondidos já estejam disponíveis para o trabalho. 4. Estabeleça, ainda, em conjunto com a turma, como será a tabulação dos dados: se cada gru- po fará a tabulação dos dados de seus ques- tionários ou se a tabulação será única, feita por toda a sala. Nesse caso, planeje com eles como será a execução dessa parte do trabalho. Disponibilize aos grupos o modelo de tabela para a tabulação dos dados, afim de padro- nizar o registro, o que facilita sua mediação. Se o grupo decidiu que os resultados serão analisados no coletivo da classe, isto é, con- siderando o total dos questionários que cada aluno aplicou, sugerimos que você marque uma data antecipada para a entrega da tabu- lação de cada um para que você reúna todos os dados num único arquivo, disponibilizan- do-o aos alunos (impresso ou via eletrônica). Se você for usar meios tecnológicos para a elaboração do relatório, o arquivo eletrônico facilitará e agilizará o trabalho. ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 6 6/25/19 5:39 PM 87 M a n u a l d o P r o fe s s o r Respostas e comentários Probabilidade em eventos independentes (página 279) 1. a) Observando o espaço amostral, o aluno deve iden- tificar que há 6 possibilidades de sair a face 2 no dado vermelho. Logo, a probabilidade é de 1 6 . b) Também há 6 possibilidades de sair a face 5 no dado azul. Logo, a probabilidade é de 1 6 . c) Só há uma possibilidade, ou seja, a probabilidade é de 1 36 . d) Espera-se que os alunos concluam que ? 5 1 6 1 6 1 36 , ou seja, trata-se do produto das duas probabilidades. e) A ocorrência do evento B não dependeu da ocor- rência do evento A. 2. a) No espaço amostral há 18 possibilidades. Portanto, a probabilidade é de 5 18 36 1 2 . b) A probabilidade é a mesma do item anterior: 1 2 c) Há 9 possibilidades. Portanto, a probabilidade é de 5 9 36 1 4 . d) Espera-se que os alunos percebam que ? 5 1 2 1 2 1 4 , ou seja, trata-se do produto das probabilidades de ocorrência dos dois eventos. 3. a) Há 6 possibilidades. Portanto, a probabilidade é de 5 6 36 1 6 . b) Há 18 possibilidades. Portanto, a probabilidade é de 5 18 36 1 2 . c) Há 3 possibilidades. Portanto, a probabilidade é de 5 3 36 1 12 . d) Espera-se que os alunos percebam que ? 5 1 6 1 2 1 12 , ou seja, trata-se do produto das probabilidades de ocorrência dos dois eventos. 4. a) A ocorrência do evento B não depende da ocor- rência do evento A. b) O cálculo é realizado pelo produto das probabi- lidades de ocorrência dos dois eventos. 5. a) Há 18 possibilidades de se obter números ímpares nas faces do dado vermelho e 18 nas faces do dado azul. Portanto: ? 5 1 2 1 2 1 4 b) Há 18 possibilidade de se obter número ímpar nas faces de um dado. Logo, a probabilidade é de 1 2 . Há 18 possibilidades de se obter número primo nas faces de um dado. Logo, a probabilidade é de 5 18 36 1 2 . Multiplicando as duas probabilidades: ? 5 1 2 1 2 1 4 Ou os alunos poderão consultar o espaço amostral e verificar que há 9 possibilidades de se obter um número ímpar na face do dado vermelho e um número primo na face do dado azul: (1, 2), (3, 2), (5, 2), (1, 3), (3, 3), (5, 3), (1, 5), (3, 5) e (5, 5). Portanto: 5 9 36 1 4 c) Probabilidade de se obter número par na face de um dado: 5 18 36 1 2 Probabilidade de se obter número múltiplo de 3 na face de um dado: 5 12 36 1 3 Probabilidade de se obter número par na face de um dado e número múltiplo de 3 na face de outro: ? 5 1 2 1 3 1 6 . Pela observação do espaço amostral, conclui-se que há 6 possibilidades, ou seja, a probabilidade é de 5 6 36 1 6 . Probabilidade condicional (página 281) 1. a) S 5 {(1, 1), (1, 3), (1, 5), (3, 1), (3, 3), (3, 5), (5, 1), (5, 3), (5, 5)} b) Das 9 possibilidades, em apenas 3 a soma é igual a 6. Portanto, a probabilidade éde 1 3 . 2. a) Vítor concluiu que não teria mais chance porque o número de seu canhoto não terminava em 5 (tinha o algarismo da ordem das unidades diferente de 5). b) Construindo o espaço amostral para as possibi- lidades de o número terminar em 5, temos: B 5 5 {05, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95}. Portanto, Ana Paula deve ter um canhoto com um desses números. Logo, a probabilidade de Ana Paula ga- nhar é de 1 10 . ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 7 6/25/19 5:39 PM 88 Ensino Fundamental A árvore de possibilidades (página 282) 1. a), b) c) ? 5 5 3 5 2 4 6 20 3 10 d) Duas bolas amarelas: ? 5 5 2 5 1 4 2 20 1 10 e) Probabilidade de se obter uma bola vermelha e uma bola amarela: ? 5 5 3 5 2 4 6 20 3 10 Probabilidade de se obter uma bola amarela e uma bola vermelha: ? 5 5 2 5 3 4 6 20 3 10 Somando-se as duas probabilidades: 1 5 5 3 10 3 10 6 10 3 5 2. a) 50 centavos 3 7 4 7 2 6 3 6 3 6 4 6 1 real 50 centavos 1 real 1 real 50 centavos b) Probabilidade de se tirar uma moeda de 1 real e uma de 50 centavos: ? 5 3 7 4 6 12 42 Probabilidade de se tirar uma moeda de 50 cen- tavos e uma de 1 real: ? 5 4 7 3 6 12 42 Logo, a probabilidade de se retirar uma moeda de cada tipo é: 1 5 5 12 42 12 42 24 42 4 7 c) ? 5 5 3 7 2 6 6 42 1 7 Exercício (página 283) 1. A probabilidade tanto para o primeiro como para o segundo filho é de 1 2 . Logo: ? 5 1 2 1 2 1 4 2. Os alunos podem construir o espaço amostral para o cálculo da probabilidade. Probabilidade de se obter um número maior que 3 no primeiro lançamento: 5 18 36 1 2 Probabilidade de se obter o número 2 no segundo lançamento: 5 6 36 1 6 Probabilidade de se obter um número maior que 3 e o número 2: ? 5 1 2 1 6 1 12 3. Probabilidade de sair uma bolinha cujo número seja múltiplo de 10: 5 2 20 1 10 Probabilidade de sair uma bolinha cujo número seja ímpar: 10 19 Probabilidade de sair uma primeira bolinha cujo nú- mero seja múltiplo de 10 e uma segunda bolinha cujo número seja ímpar: 1 10 10 19 1 19 ? 5 4. Probabilidade de sair cara no lançamento de uma moeda: 1 2 Probabilidade de sair um número primo no lança- mento de um dado: 1 2 1a bola V A A A V V 2a bola 3 5 2 5 2 4 2 4 3 4 1 4 ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 8 6/25/19 5:39 PM 89 M a n u a l d o P r o f e s s o r Probabilidade de sair cara na moeda e número primo no dado: ? 5 1 2 1 2 1 4 5. A árvore de possibilidades é uma boa estratégia para a resolução desse item. Seja V a bola vermelha, A, a amarela e R, a roxa. a) ? 5 5 5 10 3 9 15 90 1 6 b) ? 5 5 3 10 2 9 6 90 1 15 c) ? 5 5 3 10 2 9 6 90 1 15 d) ? 5 5 2 10 1 9 2 90 1 45 6. Vamos construir a árvore de possibilidades, em que CH representa recheio de chocolate branco, CE, re- cheio de cereja e CO, recheio de coco. 6 18 7 18 5 18 6 18 7 18 6 18 7 18 6 18 5 18 6 18 5 18 7 18 7 18 7 18 8 18 8 18 5 18 5 18 5 18 6 18 5 18 5 18 4 18 6 18 4 18 CE CH CO CO CE CO CH CO CH CE CO CE CH CO CO CE CH CE CE CH CO CH CO CH CH CE CE CO CH CH CO CH CO CO CE CH CE CECE 6 18 6 19 6 19 8 20 6 20 6 20 7 19 8 19 5 19 8 19 6 19 5 19 6 18 6 19 a) ? ? 5 6 20 5 19 4 18 1 57 b) ? ? 5 8 20 6 19 6 18 4 95 c) ? ? 5 8 20 6 19 5 18 2 57 d) 6 20 5 19 6 18 1 38 ? ? 5 7. Bolas com números maiores que 6: {7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15} Bolas cujos números são múltiplos de 3: {9, 12, 15} Probabilidade: 5 3 9 1 3 V R V A A R V A R R V A 5 10 3 10 2 10 4 9 3 9 2 9 5 9 2 9 2 9 5 9 3 9 1 9 1 a bola 2 a bola ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 9 6/25/19 5:39 PM 810 Ensino Fundamental 8. a) Como haverá reposição, a probabilidade é: ? 5 3 10 3 10 9 100 b) Como não haverá reposição, a probabilidade é: ? 5 5 3 10 2 9 6 90 1 15 9. O espaço amostral do dado corresponde a 6 eventos e o espaço amostral da moeda equivale a 2 eventos. Ao considerar o dado e a moeda simultaneamente, o espaço amostral é de 12 eventos. A probabilidade de obtermos o resultado (cara, 2) é de 1 em 12. Portanto, a probabilidade é de 1 12 . Os alunos podem, ainda, calcular o produto das pro- babilidades dos eventos independentes. 10. São 24 números; não há reposição. A probabilidade é: ? ? 5 24 75 23 74 22 73 12 144 405 150 11. Há 17 números maiores que 8: S 5 {9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25}. Desses, os múltiplos de 3 são: {9, 12, 15, 18, 21, 24}. Logo, a probabilidade é: 6 17 Em casa (página 287) 1. a) 1 2 b) 1 2 c) ? 5 1 2 1 2 1 4 2. ? 5 1 4 1 5 1 20 3. São 16 bolas e a probabilidade de se retirar uma bola de cada cor é de 4 16 . Como não haverá reposição, a probabilidade de retirar uma bola de cada cor na ordem indicada é: ? ? ? 5 4 16 4 15 4 14 4 13 8 1365 4. Os alunos poderão construir uma árvore de possibi- lidades para facilitar os cálculos. a) ? 5 5 5 15 4 14 20 210 2 21 b) ? 5 10 15 9 14 3 7 c) ? 1 ? 5 5 15 10 14 10 15 5 14 10 21 5. Os alunos poderão construir uma árvore de possibi- lidades para facilitar o cálculo. a) ? 5 9 21 8 20 6 35 b) ? 5 9 21 12 20 9 35 6. a) ? 1 ? 5 10 22 12 21 12 22 10 21 40 77 b) ? 5 10 22 9 21 15 77 c) ? 5 12 22 11 21 2 7 7. Número ímpar no dado: {1, 3, 5} Probabilidade de sair um número ímpar e diferente do número ímpar que saiu no primeiro lançamento: ? 5 2 6 1 3 8. O espaço amostral tem 8 elementos. Há 2 possibili- dades de se obter as três faces iguais: 5 2 8 1 4 Os alunos poderão construir uma árvore de possibi- lidades para facilitar o cálculo. Rumo ao Ensino Médio (página 288) 1. Alternativa D. 5 5 5P 22 50 0,44 44% 2. Alternativa B. O fato de a retirada dos cartões ocorrer sem reposição implica que a ocorrência do primeiro evento inter- fere na probabilidade do segundo evento. Portanto, esses eventos são dependentes. Vamos determinar cada um deles. A: sair um múltiplo de 10 ñ {10, 20, 30}. Probabili- dade: 5 3 30 1 10 B: sair um número ímpar ñ {1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29} Probabilidade (considerando a retirada do primeiro cartão): 15 29 Probabilidade de sair um número múltiplo de 10 e um número ímpar: ? 5 1 10 15 29 3 58 3. Alternativa C. 5 ? 1 ? 5 1 5 5P(x) 1 2 10 24 1 2 16 30 10 48 16 60 5 5 5 114 240 57 120 19 40 4. Alternativa D. Esse problema trabalha com probabilidade condicional, em que o espaço amostral não é o total de entrevistados, neste caso é apenas o total de pessoas que opinaram, de acordo com a condição imposta pelo problema. Temos 12% os casos favoráveis (opinaram “Chato”) e o espaço amostral de 100% 2 21% 5 79%, logo a probabilidade de uma pessoa escolhida ao acaso entre as que opi- naram, ter respondido que o “Contos de Halloween” é “Chato”, é de aproximadamente: ã 12 79 0,15 ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 10 6/25/19 5:39 PM 811 M a n u a l d o P r o fe s s o r 30. VOLUME DE PRISMAS E CILINDROS AULAS 94 a 96 Objetivos • Retomar o conceito de volume de sólidos e as fórmulas para o cálculo do volume de cubos e paralelepípedos. • Verificar experimentalmente o princípio de Cavalieri. • Aplicar o princípio de Cavalieri para calcular o volume de um cilindro e de diferentes prismas. • Resolver e elaborar problemas que envolvam medidas de volumes de prismas e de cilindros retos, inclusive com uso de expressões de cálculo, em situações cotidianas. Roteiro de aulas (sugestão) Aula Descrição Anotações 94 Retorno das tarefas 5 a 8 (Módulo 29) Abertura do Módulo Volume de um cilindro Retomada do volume de um paralelepípedo Cilindro e paralelepípedo: comparação de volumes Orientações para as tarefas 1 a 3(Em casa) 95 Retorno das tarefas 1 a 3 Volume de um prisma Exercício (itens 1 e 2) Orientações para as tarefas 4 a 6 (Em casa) 96 Retorno das tarefas 4 a 6 Exercício (itens 3 e 4) Orientações para as tarefas 7 a 9 (Em casa) Exercícios complementares correspondentes a este Módulo: 4 e 5. Testes da seção Rumo ao Ensino Médio: 1 ao 4. Materiais • Lata cilíndrica vazia (1 lata por grupo). • Régua e esquadros (1 jogo por aluno). • Papel vergê (ou papel-cartão ou cartolina grossa). • Calculadora. • Tesoura. • Fita adesiva. • Grãos de arroz (pode ser substituído por outro material, conforme orientação a seguir). • Recipiente vazio cujo formato não seja de prisma nem de cilindro (1 recipiente por aluno). ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 11 6/25/19 5:39 PM 812 Ensino Fundamental É importante providenciar os materiais com antece- dência, além de testar o experimento proposto para a aula 94 em casa, antes de sua aplicação em sala de aula. Como cada grupo deverá trabalhar com uma lata, sugerimos que peça aos alunos, com duas semanas de antecedência, que tragam latas cilíndricas para a escola. Recolha as latas e guarde -as para o dia da atividade. Você deverá verificar se as latas são, de fato, perfei- tamente cilíndricas. Dê preferência para latas não muito grandes, como as de leite condensado ou de extrato de tomate. Se usarem latas muito grandes (de achocolata- do, por exemplo), os alunos deverão construir caixas também grandes, o que dificulta a realização de suas planificações em uma única folha de papel. Certifique-se, também, de que a quantidade de arroz seja suficiente para todos os grupos. Você pode utilizar outros materiais para preencher a lata, como grãos de mi- lho ou lentilha. Se não achar conveniente utilizar produtos alimentícios, providencie areia ou miçangas, por exemplo. Qualquer que seja o material definido, é importante testar previamente para certificar-se de que os recipientes de papel suportam o peso do material escolhido. Para a aula 96, os alunos deverão trazer outro reci- piente vazio; desta vez, um recipiente cujo formato não seja de prisma nem de cilindro. Oriente-os quanto ao tipo de recipiente. Noções básicas Ao final deste Módulo, espera-se que os alunos te- nham compreendido o princípio de Cavalieri, sendo ca- pazes de aplicá-lo para determinar as fórmulas de cálculo do volume de sólidos como cilindros e prismas. Estratégias e orientações O estudo do princípio de Cavalieri, que permite o cálculo do volume de diferentes sólidos geométricos, não é usualmente trabalhado no Ensino Fundamental. Esse princípio é apresentado no Ensino Médio, geralmente na 2a série, durante o estudo da Geometria Espacial Métrica, quando é solicitado o cálculo de volumes de prismas, pirâmides, cilindros, cones e esferas. Na maioria das vezes, porém, o princípio de Cavalieri acaba sendo trabalhado de maneira puramente teórica, sem que os alunos possam verificá-lo na prática. Esse tratamento pode estar associado à abordagem mais te- órica que ocorre no Ensino Médio ou mesmo à falta de tempo decorrente da grande quantidade de conteúdo que costuma ser abordado nesse segmento. Por esse motivo, optamos por fazer uma primeira abordagem do princípio de Cavalieri ainda no Ensino Fundamental, no final do 9o ano. Não se trata, portanto, de tentar esgotar o assunto. A finalidade é proporcionar aos alunos um primeiro contato com uma ideia tão fun- damental para a Geometria Espacial, com um enfoque mais experimental do que teórico. Além disso, o princípio de Cavalieri permite fundamentar o cálculo do volume de importantes sólidos, como os prismas e os cilindros. Ao construir uma caixa com formato de paralelepí- pedo (cujo volume já é conhecido desde o 7 o ano), que tem mesma altura e a mesma área da base de uma lata cilíndrica, os alunos poderão verificar experimentalmente que os dois sólidos têm o mesmo volume. Tal constatação motiva-os a questionar o porquê de tal igualdade, que acaba sendo justificada pelo princípio de Cavalieri. Como se trata de uma atividade experimental, sugerimos que as aulas 94 e 95 sejam programadas para um dia em que você tenha aula dupla, caso exista essa possibilidade. Não temos a pretensão de enunciar o princípio de Cavalieri da maneira mais completa possível, pois isso será feito durante o Ensino Médio. Mostramos, a seguir, o modo como ele é enunciado nos materiais do Ensino Médio do sistema. Princípio de Cavalieri Considere dois sólidos, A e B, de mesma altura H, ambos com as bases contidas em um mesmo plano a. Suponha que as seções transversais deter- minadas por um plano qualquer nos dois sólidos tenham sempre áreas iguais. A B S Hs Nesse caso, os volumes de A e B são iguais. Observe que, no Ensino Médio, usamos o termo “se- ção transversal”. No Ensino Fundamental, optamos por di- zer “fatia” obtida por um corte paralelo à base do sólido. Além disso, no Ensino Médio, deixamos claro que a seção transversal não precisa ser constante, variando conforme nos afastamos da base (por isso, a figura mostra um cone e um poliedro que se assemelha a uma pirâmi- de). Na abordagem proposta para o Ensino Fundamental, apresentamos apenas sólidos cuja seção transversal é a mesma, independentemente do plano de corte. ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 12 6/25/19 5:39 PM 813 M a n u a l d o P r o fe s s o r Outra diferença: no Ensino Fundamental, trabalhare- mos apenas com cilindros e prismas retos, enquanto no Ensino Médio o princípio de Cavalieri é aplicado também para sólidos oblíquos. Na abertura do Módulo, ilustramos uma produção de queijos, que demanda a manipulação de grandes volumes de leite. A partir da imagem apresentada, é proposto aos alunos que estimem o volume de um tanque de produção cilíndrico. Nessa discussão introdutória, espera-se que eles façam uma primeira reflexão sobre as medidas que defi- nem o volume de um cilindro (a sua altura e o diâmetro da base). Promova uma rápida discussão, informando-lhes que, ao final da primeira aula do Módulo, eles já poderão verificar as hipóteses levantadas. A seguir, damos as orientações específicas para cada seção. Sugerimos que os alunos realizem em grupo todas as etapas do trabalho. Atividades de construção de conceitos Volume de um cilindro (página 289) Retomada do volume de um paralelepípedo (página 289) Nessa seção, serão retomadas as ideias fundamentais do cálculo de volume, partindo do padrão adotado para medir volumes (cubo de aresta unitária) até chegar ao cálculo do volume de um paralelepípedo em função de suas três dimensões. Essa retomada é fundamental, pois o paralelepípedo será usado para determinar o volume dos demais sólidos trabalhados no Módulo (cilindro e prismas). Cilindro e paralelepípedo: comparação de volumes (página 291) Dependendo da turma, é conveniente iniciar a seção fazendo uma revisão dos principais elementos de um cilindro (bases, superfície lateral e altura). Essas noções, introduzidas no 7o ano, foram tratadas em outros mo- mentos do curso. Mesmo assim, alguns alunos podem ter dificuldade para se lembrar delas. A atividade proposta nessa seção envolve diferentes tarefas, algumas inclusive exigem certo nível de precisão. Oriente os alunos a se organizar, de forma a cumprir todas as etapas da atividade dentro do tempo da aula e a evitar erros que comprometam as conclusões da atividade. Por exemplo, enquanto uma parte do grupo dese- nha a planificação da caixa no papel, outra parte pode preencher a lata cilíndrica com o arroz. Durante o trabalho dos grupos, circule pela sala con- ferindo se as medidas realizadas estão corretas antes que construam a caixa. Quando todos os grupos terminarem o item 3, inicie uma discussão com a classe, questionando os alunos sobre a justificativa para o fato de os volumes da lata e da caixa serem iguais. Em seguida, apresente o princípio de Cavalieri, re- correndo ao texto do boxe “De olho no princípio de Cavalieri”.Como conclusão, discuta o item 4, em que é generalizado o cálculo do volume de um cilindro. Se julgar conveniente, apresente a situação explorada no item 3 da seção Em casa. Volume de um prisma (página 293) Nessa seção, os alunos vão explorar o princípio de Cavalieri para calcular o volume de um prisma. Dessa vez, não será feita uma verificação experimental, mas sim uma construção teórica a partir do que foi concluído na aula anterior. Faça um fechamento que sistematize as fórmulas para o cálculo do volume de prismas e cilindros e destaque o caráter geral do princípio de Cavalieri, que, no contexto estudado, pode ser usado para calcular o volume de qualquer sólido cuja seção transversal seja constante. O item 4 da seção Rumo ao Ensino MŽdio traz um exemplo dessa ideia. Proponha, ainda na aula 95, a resolução dos itens 1 e 2 da seção Exercício, que trazem aplicações das fórmulas estudadas. Os itens 3 e 4 são sugeridos para a aula 96. Trata-se de situações mais trabalhosas, em que os alunos farão uma investigação em grupo e a elaboração de um problema. As orientações mais específicas para esses dois itens são dadas na seção Respostas e comentários. Respostas e comentários Volume de um cilindro (página 289) Retomada do volume de um paralelepípedo (página 289) 1. a) A primeira camada tem 6 ? 2 5 12 cubos azuis. b) Três camadas. c) O total de cubos de aresta 1 cm que formam o paralelepípedo é dado por: (3 camadas) ? (12 cubos/camada) 5 36 cubos. Como o volume de cada cubo menor é 1 cm3, o volume do paralelepípedo é 36 cm3. d) O produto das três dimensões: 6 ? 3 ? 2 5 36 cm3. 2. V 5 a ? b ? c ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 13 6/25/19 5:39 PM 814 Ensino Fundamental Cilindro e paralelepípedo: comparação de volumes (página 291) 1. a), b) As respostas são pessoais, dependendo da lata utilizada pelos grupos. Oriente os alunos a registrar as medidas internas da lata, pois são elas que determinam o volume. Isso porque o material do qual são feitas tem de- terminada espessura, que, na maioria das vezes, não é desprezível. A figura a seguir ilustra os diâmetros interno e ex- terno de uma lata cuja espessura não é desprezível. Diâmetro interno Diâmetro externo 2. a) Ao fornecer o papel aos grupos para que proce- dam à planificação da caixa, verifique as dimen- sões a e b calculadas pelos alunos. Dependendo dessas medidas, uma folha de papel A4 pode não ser suficiente para o esboço da planificação. Nesse caso, você pode usar uma folha de cartolina ou uma folha maior que tenha disponível. Para calcular a medida b, os alunos deverão usar a seguinte igualdade, em que R é a medida do raio do círculo da base da lata cilíndrica: A Acírculo quadrado5 ~ R b2 2~ p 5 b R R2_ 5 p 5 p Exemplo: Vamos calcular os valores das dimensões a e b considerando as seguintes medidas de uma lata cilíndrica fictícia: Altura da lata 5 8,1 cm Diâmetro da base da lata 5 7,6 cm Nesse caso, teríamos: a 5 8,1 cm. O raio da base da lata seria 7,6 : 2 5 3,8 cm. Assim, sua área A b seria: A b 5 p ? (3,8)2 ã 3,14 ? 14,44 _ A b ã 45,34 cm2 Dessa forma, 5 ãb 45,34 6,7 cm. Logo, para essa lata fictícia, a 5 8,1 cm e b 5 6,7 cm. b) Instrua os alunos a unir bem as faces da caixa, reforçando suas arestas com a fita adesiva. Esse procedimento impede que o arroz, ao ser colo- cado na caixa construída, escape por algum vão. c) A lata e a caixa têm a mesma altura. Além disso, suas bases, embora tenham diferentes formatos (circular e quadrado, respectivamente), possuem áreas iguais. 3. Oriente os alunos a transferir o arroz da lata para a caixa sobre uma folha de papel. Dessa forma, se uma parte dos grãos escapar durante a transferência, eles poderão recolocá-los na caixa. a) Os alunos deverão constatar que os volumes da lata e da caixa são iguais. Essa conclusão é obtida a partir da observação de que a totalidade dos grãos que preenchiam a lata é suficiente para encher totalmente a caixa, não sobrando grãos nessa operação. É possível que haja pequenas diferenças entre os volumes da lata e da caixa, decorrentes de imprecisões nas medidas das dimensões da lata e no processo de construção da caixa. Durante a conclusão da atividade, comente esse fato com os alunos. b) O volume da caixa é dado pelo produto de suas três dimensões, ou seja: V caixa 5 a ? b ? b 5 ab2 Cada grupo deverá determinar o volume de sua caixa conforme as medidas a e b por ele deter- minadas. c) Como foi constatado que os volumes da lata e da caixa são iguais, conclui-se que o volume da lata é igual a ab2 cm3. d) A lata e a caixa têm volumes iguais. A igualdade é justificada pelo fato de que ambas têm a mesma altura e de que as áreas de suas bases são iguais, embora a base da lata seja um círculo e a base da caixa seja um quadrado. 4. O volume do cilindro é dado pelo produto da área de sua base por sua altura, isto é: V 5 A B ? H. Para justificar esse fato, podemos imaginar um pa- ralelepípedo cuja base é um quadrado de área A B e cuja altura é H, como mostrado na figura a seguir. ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 14 6/25/19 5:39 PM 815 M a n u a l d o P r o fe s s o r H H A B A B O volume V do paralelepípedo é o produto de suas três dimensões. Sendo x a medida do lado que cor- responde à sua base, temos: V 5 x ? x ? H _ V 5 A B ? H Como os dois sólidos têm a mesma altura (H) e as áreas de suas “fatias”, obtidas quando cortamos cada sólido paralelamente às bases, são ambas iguais a A B , seus volumes são iguais. Volume de um prisma (página 293) 1. a) 5 ? ? _ 5 A 6 10 3 4 A 150 3 cm B 2 B 2 b) • 5 ? _ 5 A 10 3 15 A 150 3 cm ABCD ABCD 2 • Sua altura seria 8 cm. • 5 ? _ 5 V 150 3 8 V 1 200 3 cm3 c) O volume da caixa sextavada é igual ao volume da caixa com formato de paralelepípedo, ou seja, 1200 3 cm3. Isso ocorre porque as duas caixas têm a mes- ma altura (8 cm) e suas bases têm áreas iguais (150 3 cm2). 2. O volume V é: V 5 A B ? H. Para justificar essa resposta, de maneira análoga ao que foi feito no item 4 da seção Cilindro e parale- lep’pedo: compara•‹o de volumes, podemos imaginar um paralelepípedo cuja base é um quadrado de área A B e cuja altura é H. O volume V do paralelepípedo é o produto de suas três dimensões. Sendo x a medida do lado que cor- responde à sua base: V 5 x ? x ? H _ V 5 A B ? H Como os dois sólidos têm a mesma altura (H) e as áreas de suas “fatias”, obtidas quando cortamos cada sólido paralelamente às bases, são ambas iguais a A B , podemos concluir, pelo princípio de Cavalieri, que os seus volumes são iguais. Exercício (página 294) 1. A base do prisma é um triângulo retângulo de catetos medindo x cm e 16 cm e hipotenusa de medida 20 cm. Aplicando o teorema de Pitágoras a esse triângulo: x2 1 162 5 202 _ x 5 12 Assim, a área S da base do prisma é tal que: S 12 16 2 96 cm25 ? 5 Portanto, o volume V do pedaço de queijo é dado por: V 96 10 960 cm35 ? 5 Resposta: O volume do pedaço de queijo é 960 cm3. 2. a) 5 ? _ 5A 6 3 4 A 9 3 2 cm2 b) O furo tem o formato de um prisma de base trian- gular. Assim, seu volume V é dado pelo produto da área de sua base por sua altura: 5 ? _ 5V 9 3 20 V 180 3 cm3 c) Como o triângulo equilátero está inscrito no cír- culo, cujo raio mede R, temos: 5 ~ 5 _ 5R 3 6 R 3 R 2 33l Resposta: O raio do círculo mede 2 3 cm. d) O volume pedido é igual ao volume do cilindro menos o volume do furo com formato de prisma triangular. Assim: V 2 3 20 180 3 2 5 p ? ? 2 5( ) 240 180 3 5 p 2 V 60 4 3 3_ 5 p 2( ) Admitindo p 5 3 e 53 1,7, obtemos: V 5 60(4 ? 3 2 3 ? 1,7) 5 414 Resposta: Cada peça de metal possui aproxima- damente 414 cm3 de volume. ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 15 6/25/19 5:40 PM 816 Ensino Fundamental 3. Realizar estimativas e aproximações é uma habilida- de fundamental para a aplicação do conhecimento matemático a situações reais. Por isso, essa questão propõeo cálculo de volume por meio de uma estima- tiva, complementando o que foi trabalhado ao longo do Módulo. A seguir, sugerimos alguns aspectos que podem ser discutidos em cada item. a) Oriente os alunos sobre a escolha do recipien- te com o qual vão trabalhar. Para definirem o recipiente, é importante que considerem a que formato ele poderá ser associado. É igualmente importante que os alunos tenham tempo para discutir e registrar os critérios usa- dos nas aproximações realizadas. Por exemplo, por que o volume de determinada garrafa pode ser aproximado pela soma dos volumes de dois cilindros. A questão não apresenta uma única possibilidade de resposta, variando de acordo com o recipiente escolhido pelo grupo e com os critérios adotados na aproximação. Mais importante do que o valor obtido é a análise da razoabilidade desse resulta- do, como pedido no item b. b) Uma possibilidade para se proceder à compa- ração pedida é a realização de uma verificação experimental, utilizando água e um recipiente graduado, como uma pipeta: despejando-se a água da pipeta graduada na embalagem posta sob análise, até preenchê-la completamente, é possível medir a quantidade de água que falta na pipeta e determinar o volume do recipiente para compará-lo à estimativa do grupo. Também é possível utilizar o volume indicado na embala- gem, caso ele esteja visível. 4. Para elaborar um problema sobre o cálculo do volume proposto no item anterior, os alunos poderão pensar na forma como é utilizado aquele recipiente, no seu processo de fabricação, nos custos envolvidos e em outros aspectos. Trata-se de uma proposta que demanda reflexão dos alunos sobre os conteúdos trabalhados e suas apli- cações cotidianas. Sobre esse aspecto do ensino de Matemática na escola básica, vale citar a Base Nacio- nal Comum Curricular, que assim se posiciona sobre a elaboração de problemas pelos alunos: Na Matemática escolar, o processo de aprender uma noção em um contexto, abstrair e depois aplicá- -la em outro contexto envolve capacidades essenciais, como formular, empregar, interpretar e avaliar 2 criar, enfim 2, e não somente a resolução de enunciados típicos que são, muitas vezes, meros exercícios e ape- nas simulam alguma aprendizagem. Assim, algumas das habilidades formuladas começam por: “resolver e elaborar problemas envolvendo...”. Nessa enunciação está implícito que se pretende não apenas a resolução do problema, mas também que os alunos reflitam e questionem o que ocorreria se algum dado do pro- blema fosse alterado ou se alguma condição fosse acrescida ou retirada. Nessa perspectiva, pretende-se que os alunos também formulem problemas em ou- tros contextos. BRASIL. Ministério da Educação. Base Nacional Comum Curricular (BNCC). Brasília, 2017. p.277. Disponível em: <http://base nacionalcomum.mec.gov.br/wp-content/uploads/2018/12/BNCC_ 19dez2018_site.pdf >. Acesso em: 2 fev. 2019. Verifique os problemas elaborados por cada grupo, sugira os ajustes necessários e, em seguida, peça aos grupos que troquem seus problemas entre si. No final, os alunos podem confrontar as duas interpretações 2 a do grupo que elaborou e a do que resolveu o problema. Em casa (página 296) 1. a) 72 cm3 b) 80 cm3 c) 8 cm3 2. Analisando a figura, podemos concluir que o volume de uma peça azul é o dobro do volume de uma peça amarela. Assim, chamando de V o volume, em cm3, de uma peça amarela, temos: V 1 V 1 2V 1 2V 1 2V 5 24 ~ 8V 5 24 _ V 5 3 a) O volume de uma peça amarela é 3 cm3. b) O volume de uma peça azul é 6 cm3. 3. a) 10 moedas. b) O volume de cada pilha é 10 vezes 1,2 cm3, ou seja, 12 cm3. c) Se cortarmos qualquer uma das pilhas paralela- mente à sua base, obteremos “fatias” de mesma área (a área de uma face da moeda). Como as pi- lhas têm a mesma altura, seus volumes são iguais. 4. a) 96p dm3 b) 72 cm3 c) 9 3 cm3 5. a) 4 000p cm3 b) O volume de cada reservatório é igual a 160p cm3. Dividindo-se 4 000p por 160p, obtemos 25. Assim, é possível abastecer 25 vezes um desses reserva- tórios com sabonete líquido usando o conteúdo de uma embalagem grande. ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 16 6/25/19 5:40 PM 817 M a n u a l d o P r o fe s s o r 6. Oriente os alunos sobre o objeto que eles deverão trazer para a aula 96. 7. Para calcular a área S da base do prisma pentagonal, podemos decompô-la em um retângulo e um triân- gulo. Assim: S 16 5 16 2 2 5 ? 1 ? _ S 5 96 m2 Como a altura do prisma que limita o galpão é 20 m, o volume V do galpão é: V 96 20 V5 ? 0 V 1920 m3_ 5 Assim, o volume do galpão é 1 920 m3. No desenho fornecido no enunciado, o prisma não está apoiado em uma de suas bases. Por isso, alguns alunos podem se confundir ao identificar a altura do prisma, associando-a erroneamente à medida 7 m. Durante o retorno da tarefa, chame atenção para esse fato. 8. De maneira aproximada, podemos considerar que a garrafa é formada pela união de dois cilindros. Assim, sendo V o volume da garrafa, em cm3, temos: V 1,5 8 4 222 2( )ã p ? ? 1 p ? ? V 18 352ã p 1 p V 370ã p ãV 1161,8 Portanto, uma estimativa para o volume da garrafa é 1 160 cm3, ou 1,16 litro. 9. Verifique as anotações do glossário. Rumo ao Ensino Médio (página 299) 1. Alternativa C. Sendo r a medida do raio da nova cisterna, temos: 81 r 32 25 p ? ? 81 3 r 3 r2 25 ? ? 3 r 9 2~ 5 r 3_ 5 Como o raio da cisterna atual mede 1 m, o aumento no raio deve ser 3 2 1 5 2 m. 2. Alternativa A. Do enunciado, o raio máximo r deve ser tal que: 12 2 pr2 ? 1 5 4 3r2 2 8 _ 5 ã r 8 3 2,67 Como 1,62 5 2,56 e 1,72 5 2,89, concluímos que o valor máximo de r estará mais próximo de 1,6. Observação: utilizando uma calculadora, basta veri- ficar que ã 8 3 1,63 , que está mais próximo de 1,6. 3. Alternativa C. Como pode ser inscrito em uma circunferência de raio 2 m, o hexágono regular correspondente a uma das bases do prisma tem lados medindo 2 m. Assim, sua área S é igual a: S 6 2 3 4 2 5 ? S 6 3_ 5 A altura do prisma é o dobro da medida do lado desse hexágono, isto é, 4 m. Então, o volume V do prisma é tal que: V 6 3 4 5 ?( ) V 24 3 m3_ 5 4. Alternativa A. A área do triângulo AEB é igual a x 3 4 2 . Então, calculando o volume do prisma, temos: 2 ? 5 2 ~ ?( ) x x 3 4 x 2 4 3 2 2 2 ~ ? 2 ? 5 2( ) ( ) x 4 4 3 x 2 4 3 2 2 Dividindo os dois membros da igualdade por 2( )4 3 , obtemos: x 4 2 x 8 3 3 5 ~ 5 _ x 25 _ 5 ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 17 6/25/19 5:40 PM 818 Ensino Fundamental 31. VISTAS E PERSPECTIVAS AULAS 97 e 98 Objetivos • Compreender noções de perpendicularidade entre reta e plano. • Definir a projeção ortogonal de um ponto sobre um plano. • Reconhecer e construir vistas ortogonais de figuras espaciais. • Desenhar objetos em perspectiva com um ponto de fuga. • Resolver problemas de Geometria enunciados a partir de representações planas de figuras espaciais. Roteiro de aulas (sugestão) Aula Descrição Anotações 97 Retorno das tarefas 7 a 9 (Módulo 30) Abertura do Módulo Representações bidimensionais de figuras tridimensionais Projeção ortogonal sobre um plano Vistas ortogonais Exercício 1 Orientações para as tarefas 1 a 3 (Em casa) 98 Retorno das tarefas 1 a 3 Perspectiva Exercício 2 Orientações para as tarefas 4 a 6 (Em casa) Exercícios complementares correspondentes a este Módulo: 6. Testes da seção Rumo ao Ensino Médio: 1 e 2. Materiais • Régua e esquadros (1 jogo por aluno). É preferível que se trabalhe com réguas maiores de 30 cm, para facilitar as construções em perspectiva. Noções básicas Ao final deste Módulo, espera-se que os alunos tenham aprimorado sua visão espacial por meio do estudo de representações planas de figuras espaciais 2 especificamente as vistas ortogonais e a perspectiva com ponto de fuga. ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 18 6/25/19 5:40 PM 819 M a n u a l d o P r o fe s s o r Estratégias e orientações Oassunto deste Módulo já foi apresentado, de ma- neira introdutória, no Caderno 4 do 6o Ano (Módulo 39). Lá, foram trabalhadas as vistas de um poliedro e a representação em perspectiva isométrica. Neste Módulo, vamos retomar o assunto vistas or- togonais, formalizando sua definição a partir de dois conceitos da Geometria Espacial 2 perpendicularidade entre reta e plano e projeção ortogonal sobre um plano. Além disso, será apresentado um novo tipo de represen- tação em perspectiva, a perspectiva com ponto de fuga. O principal objetivo do Módulo é proporcionar aos alunos o aprimoramento de sua visão espacial a partir do estudo de representações planas de uma figura tridi- mensional. Trata-se de uma habilidade fundamental para a leitura e representação da realidade que nos cerca, explorada em uma das 30 habilidades de Matemática do Enem: H6 2 Interpretar a localização e a movimentação de pessoas/objetos no espaço tridimensional e sua re- presentação no espaço bidimensional. BRASIL. Ministério da Educação. Matriz de Referência Enem. Dis- ponível em: <http://download.inep.gov.br/educacao_basica/enem/ downloads/2012/matriz_referencia_enem.pdf>. Acesso em: 2 fev. 2019. Para motivar os alunos, a abertura do Módulo traz um desenho em perspectiva, propondo uma primeira análise sobre a representação de retas paralelas utili- zando essa técnica. Organize-os em grupos e peça a eles que discutam a situação a partir das duas perguntas propostas no texto. Não é necessário que as duas per- guntas sejam respondidas nesse primeiro momento; elas servirão como gancho para o estudo da teoria que virá nas seções seguintes. A seguir, são dadas as orientações específicas para cada seção. Atividades de construção de conceitos Representações bidimensionais de figuras tridimensionais (página 300) Essa seção é composta de um pequeno texto que es- tabelece a ligação entre a discussão proposta na abertura e o conteúdo que será estudado ao longo do Módulo. Nesse texto, destacam-se as técnicas usadas na represen- tação plana (ou bidimensional) de figuras tridimensionais, em especial as vistas ortogonais e a perspectiva. Sugerimos que você faça uma breve apresentação do assunto como fechamento da discussão que iniciou o Módulo. Projeção ortogonal sobre um plano (página 301) A seção é iniciada com a retomada da definição de projeção ortogonal sobre uma reta, estudada no Cader- no 3, para que se possa introduzir a projeção ortogonal sobre um plano. Para isso, discute-se brevemente o conceito de per- pendicularidade entre reta e plano. Trata-se de um assun- to que será apresentado de maneira bem mais formal no Ensino Médio. Nessa primeira abordagem, pretendemos apenas introduzir as principais noções do conteúdo, re- lacionando-as às ideias intuitivas dos alunos. Na atividade, os alunos poderão perceber que uma reta perpendicular a um plano é perpendicular a duas retas concorrentes desse plano, a partir da análise de três arestas de um cubo que concorrem em um mesmo vértice. Se julgar conveniente, você pode ir além, mostrando que, se uma reta r é perpendicular a um plano a e inter- secta esse plano em um ponto P, então r é perpendicular a todas as retas de a que passam por P. O que acabamos de dizer pode ser ilustrado por uma experiência simples: basta traçar várias retas em uma folha de papel, todas concorrentes em um mesmo ponto P, e posicionar um lápis perpendicularmente à folha, com a ponta em P. Para verificar que o lápis é perpendicular a cada reta desenhada, pode-se utilizar um esquadro. Em seguida, é definida a projeção ortogonal de um ponto sobre um plano, a partir do traçado de uma reta que passa por esse ponto e é perpendicular ao plano. A ideia é ampliada para a projeção ortogonal de uma figura qualquer sobre um plano. Assim, podemos definir as vistas ortogonais com um rigor compatível à faixa etária de uma turma de 9o ano. ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 19 6/25/19 5:40 PM 820 Ensino Fundamental Em relação à condução da atividade, sugerimos que os alunos, organizados em grupos, façam a leitura da parte inicial da seção e trabalhem nos itens 1 e 2. Depois disso, você pode propor uma discussão com a turma partindo das respostas deles aos dois itens e chegando à sistematização apresentada no boxe “De olho na projeção ortogonal sobre um plano”. Vistas ortogonais (página 304) Nessa seção, sugerimos que você faça a apresentação da definição de vistas ortogonais a partir dos exemplos ilustrados no Caderno. É possível enriquecer a aula recorrendo à ideia de som- bra: se iluminarmos um objeto com raios de luz perpendicu- lares a um anteparo plano, a sombra do objeto projetada no anteparo será uma vista ortogonal desse objeto. A ideia, que já foi utilizada no 6o ano, quando o assunto foi apresentado pela primeira vez, pode servir como uma retomada antes da apresentação da definição mais formal. A figura, utiliza- da no material do 6o ano, traz uma ilustração da proposta. Iluminação frontal Vista frontal Como um fechamento da aula, proponha aos alunos o problema da seção Exercício 1, em que eles poderão aplicar as ideias apresentadas ao longo da aula. Perspectiva (página 305) Sugerimos organizar os alunos em grupos para a realização da atividade proposta na seção. Peça a eles que sigam as instruções dadas no Caderno e circule pela sala, orientando os grupos que apresentarem mais dificuldade. Você poderá verificar o entendimento dos alunos e sistematizar as definições apresentadas 2 ponto de fuga e linha do horizonte 2 ao resolver os problemas propostos na seção Exercício 2. Optamos por tratar apenas da perspectiva com um ponto de fuga, uma vez que o Módulo não tem o ob- jetivo de aprofundar excessivamente o assunto. Porém, dependendo da disponibilidade de tempo e da conve- niência, você pode acrescentar outras atividades à aula, envolvendo a perspectiva com dois pontos de fuga. No item 4 da seção Em Casa, ilustramos a perspectiva com dois pontos de fuga com um exemplo bem simples. Respostas e comentários Representações bidimensionais de figuras tridimensionais (página 300) Projeção ortogonal sobre um plano (página 301) 1. a) Sim, pois as retas que determinam F 1 são perpen- diculares ao plano a. b) Não, pois as retas que determinam F 2 não são perpendiculares ao plano a. 2. a) A reta r forma ângulo reto com as retas AB s ruu e BC s ruu , pois ABFE e BCGF são quadrados. b) Sim, as retas AB s ruu e BC s ruu estão contidas no plano a. c) As retas AB s ruu e BC s ruu são concorrentes. Exercício 1 (página 305) Analisando as três vistas, concluímos que o sólido re- presentado é um cilindro. A altura do cilindro é 8 cm e o raio de sua base mede 2 cm. Portanto, o seu volume V é: V 2 8 2 3( )5 p ? ? V 32 cm2 3_ 5 p Perspectiva (página 305) 1. O ponto de fuga é o ponto F. Para obtê-lo, basta pro- longar as linhas paralelas até que elas se intersectem, como mostrado na figura. 2. a) As arestas paralelas a AP são: BQ , CR e DS. Sim, as quatro arestas são representadas no desenho sobre retas paralelas. b) As arestas paralelas a AB são: CD , PQ e RS. Sim, as quatro arestas são representadas no desenho sobre retas paralelas. c) As arestas paralelas a AD são: BC , QR e PS. Não, as quatro arestas não são representadas no dese- nho sobre retas paralelas. As retas sobre as quais elas estão desenhadas encontram-se no ponto F. H R U I/ S H U T T E R S T O C K F ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 20 6/25/19 5:40 PM 821 M a n u a l d o P r o fe s s o r d) Na perspectiva com um ponto de fuga, as linhas paralelas horizontais (paralelas à linha do hori- zonte) e as linhas paralelas verticais mantêm o paralelismo na representação. Já as linhas per- pendiculares à linha do horizonte e às linhas verticais, que são paralelas entre si, são repre- sentadas sobre retas que se interceptam em um ponto, o ponto de fuga. 3. a) Estão acima da caixa, pois é possívelenxergar a sua face superior. b) Olhando de frente para o paralelepípedo (face ABQP), o observador está à esquerda. c) Se o objeto está posicionado abaixo da linha do horizonte, então ele é visto de cima pelo observador. Se o objeto está posicionado acima da linha do ho- rizonte, então ele é visto de baixo pelo observador. Isso ocorre porque os olhos do observador en- contram-se sobre a linha do horizonte. d) Se o objeto está posicionado à direita do ponto de fuga, então sua parte esquerda é vista pelo observador. Se o objeto está posicionado à esquerda do pon- to de fuga, então sua parte direita é vista pelo observador. Exercício 2 (página 307) 1. a) 7 caixotes compõem a pilha. b), c) Após a realização dos itens b e c, deve-se obter a seguinte figura. Note que, para encontrar o ponto de fuga F, basta prolongar as linhas paralelas representadas no de- senho. E a linha do horizonte é a reta que passa pelo ponto F e é paralela a uma reta horizontal. h Fh F d) Vista frontal Vista lateral Vista superior e) O desenho com o novo caixote deve ficar como o ilustrado abaixo. h F Observação: Algumas linhas do desenho original não seriam mais visíveis após o desenho do novo caixote. Porém, optamos por mantê-las pois o aluno não teria como apagar partes do desenho original do Caderno. ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 21 6/25/19 5:40 PM 822 Ensino Fundamental 2. a) h A P Q B M D C F b) Na representação dada no enunciado, os vértices dos losangos coincidem com os pontos médios dos lados dos quadrados. Assim, basta determinar esses pontos médios na representação em pers- pectiva. Observação: Para a figura não ficar ex- cessivamente poluída, omitimos as linhas tra- cejadas que se encontram no ponto de fuga. h A P Q B M D C F c) Em perspectiva, o círculo é representado como uma elipse (ou oval). Para construí-lo, tomamos os pontos médios dos lados do quadrado no qual ele está inscrito e ligamos os pontos obtidos por meio de uma linha curva, construída a mão livre. h A P Q B M D C F Em casa (página 309) 1. Sim. A reta AG s ruu é perpendicular à reta AB s ruu , uma vez que ABHG é um retângulo. Da mesma forma, AG s ruu é perpendicular a AF s ru , pois AFLG também é retângulo. As retas AB s ruu e AF s ru são concorrentes e estão conti- das no plano da base ABCDEF. Então, como AG s ruu é perpendicular a duas retas concorrentes do plano da base, ela é perpendicular a esse plano. 2. Vista frontal Vista lateral Vista superior 3. a) x cm 3 cm ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 22 6/25/19 5:40 PM 823 M a n u a l d o P r o fe s s o r b) O prisma tem altura 3 cm e sua base é um hexá- gono regular com lado de medida 2 cm. Assim, seu volume V é tal que: 5 ? ? ? _ 5 V 6 2 3 4 3 V 18 3 cm 2 3 c) Seja o hexágono regular ABCDEF, de centro O, uma das bases do prisma. Então, a medida x é igual ao comprimento de BD, como indicado na figura. A B CF E D 2 cm H O Os triângulos OCB e OCD são equiláteros de lado de medida 2 cm, e os segmentos BH e DH são alturas desses triângulos. Então: 5 1 5 ? ? _ 5x BH DH 2 2 3 2 x 2 3 Logo, a medida x, em centímetros, vale 2 3 . 4. Para encontrar cada ponto de fuga, basta prolongar duas retas paralelas quaisquer da figura. Os pontos de fuga são F 1 e F 2 . 5. As respostas não são únicas, pois dependem da po- sição escolhida para a linha do horizonte e para o ponto de fuga, além da escala adotada. A seguir, apresentamos uma possibilidade. h F 6. Verifique as anotações do glossário. Rumo ao Ensino Médio (página 311) 1. Alternativa C. Vamos chamar de a o plano de projeção correspon- dente à vista lateral da cadeira. Então, temos a figura: O segmento A'B' re- presenta a projeção ortogonal dos seg- mentos AE e BD sobre a. Além disso, vamos considerar a figura ao lado, com as pro- jeções dos pontos assinalados. Assim, dentre as alternativas dadas, a úni- ca que satisfaz a condição determinada pelos pontos projetados sobre a é a da alternativa C: 2. Alternativa B. Os pontos A e B descrevem arcos de uma circun- ferência contida em um plano vertical. Como todas as projeções ortogonais de curvas contidas nesse plano, sobre o plano do chão da gangorra, perten- cem a uma mesma reta, conclui-se que a projeção ortogonal da trajetória dos pontos A e B é dada por dois segmentos de reta, contidos em uma mesma reta, como indicado na figura. F 1 F 2 ANON_TAE/SHUTTERSTOCK A B a D E C A B C' B' Ë E' A' Ë D' a D E C a ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 23 6/25/19 5:40 PM 824 Ensino Fundamental 32. RAZÕES TRIGONOMÉTRICAS NO TRIÂNGULO RETÂNGULO AULAS 99 a 102 Objetivos • Compreender a conveniência de trabalhar com as razões entre as medidas dos lados de um triângulo retângulo. • Identificar os lados de um triângulo retângulo em relação a um de seus ângulos agudos. • Calcular as razões trigonométricas em um triângulo retângulo (seno, cosseno e tangente). • Explorar a tabela das razões trigonométricas. • Justificar os valores de seno, cosseno e tangente dos ângulos notáveis (30°, 45° e 60°) com base nas propriedades do quadrado e do triângulo equilátero. • Resolver problemas que envolvam razões trigonométricas e medidas de ângulos em triângulos. Roteiro de aulas (sugestão) Aula Descrição Anotações 99 Retorno das tarefas 4 a 6 (Módulo 31) Abertura do Módulo Determinação de distâncias inacessíveis Orientações para as tarefas 1 e 2 (Em casa) 100 Retorno das tarefas 1 e 2 As razões trigonométricas em um triângulo retângulo Exercício 1 Orientações para as tarefas 3 a 5 (Em casa) 101 Retorno das tarefas 3 a 5 A tabela de razões trigonométricas Exercício 2 Orientações para as tarefas 6 a 8 (Em casa) 102 Retorno das tarefas 6 a 8 Razões trigonométricas dos ângulos notáveis O quadrado e o ângulo de 45° O triângulo equilátero e os ângulos de 30° e 60° Exercício 3 Orientações para as tarefas 9 a 12 (Em casa) Exercícios complementares correspondentes a este Módulo: 7 a 14. Testes da seção Rumo ao Ensino Médio: 1 a 5. ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 24 6/25/19 5:40 PM 825 M a n u a l d o P r o fe s s o r Materiais • Régua, esquadros e transferidor (1 jogo por aluno). • Calculadora (1 por aluno). Noções básicas Ao final deste Módulo, espera-se que os alunos sejam capazes de identificar a razão trigonométrica adequada para relacionar os dados de um problema que envolva triângulos retângulos, pesquisá-la na tabela de senos, cossenos e tangentes e aplicá-la na resolução do proble- ma. Espera-se, ainda, que compreendam as justificativas geométricas dos valores de seno, cosseno e tangente dos ângulos notáveis (30°, 45° e 60°). Estratégias e orientações O assunto deste Módulo são as relações trigonométri- cas em um triângulo retângulo. Trata-se de um conteúdo que será utilizado em diversos momentos ao longo do Ensino Médio. Além de servir como base para o desen- volvimento de toda a Trigonometria na circunferência trigonométrica, auxilia na resolução de diferentes proble- mas da Geometria Plana, além de ser bastante explorado também na disciplina de Física. Por isso, a abordagem da Trigonometria no Ensino Fundamental deve garantir que os alunos dominem muito bem seus fundamentos. Se eles não perceberem, neste mo- mento, o motivo de se atribuir nomes especiais às razões entre as medidas dos lados de um triângulo retângulo, é possível que, no Ensino Médio, tentem aplicar as relações trigonométricas mecanicamente, o que causa dificuldade no entendimento dos conceitos que delas dependem. Dessa forma, o caminho que propomos até a introdu- ção da nomenclatura das relações trigonométricas (seno, cosseno e tangente) é relativamente longo, ocupando as duas primeiras aulas do Módulo. Inicialmente, mostramos a possibilidade de se calcular medidas em um triângulo retângulo construindo um segun- do triângulo retângulo, semelhante ao primeiro.Em seguida, discutimos as desvantagens de usar medições e construções geométricas para resolver problemas de Geometria. Nesse momento, o uso das razões entre as medidas dos lados de um triângulo retângulo acaba aparecendo de maneira natural. Ao manipular essas razões, os alu- nos percebem que, em cada triângulo, três delas podem ser calculadas. Por isso, nomeá-las costuma facilitar sua identificação. Somente então definimos o seno, o cosseno e a tan- gente de um ângulo agudo de um triângulo retângulo e apresentamos a tabela de razões trigonométricas. Na terceira aula do Módulo, são propostos diferentes problemas em que os alunos deverão aplicar as razões trigonométricas. Por tudo que foi exposto anteriormente, não reco- mendamos que você acelere a primeira parte do Módulo para chegar rapidamente às aplicações. Pelo contrário, somente passe para a parte mais procedimental (identifi- cação de cateto oposto, cateto adjacente e hipotenusa e cálculo das razões trigonométricas) depois que as ideias estiverem bem fixadas, de forma que seno, cosseno e tangente não signifiquem para os alunos apenas três fórmulas a ser memorizadas. Como trabalhamos, na tabela de razões trigonométri- cas, com valores aproximados para três casas decimais, os cálculos podem ficar um pouco trabalhosos e os alu- nos poderão, em algumas situações, usar a calculadora. É importante motivá-los a explorar as teclas de seno, cosseno e tangente de uma calculadora científica, ex- plorando a comparação dos valores obtidos na máquina com os da tabela. Na última aula do Módulo, são retomadas as proprie- dades do quadrado e do triângulo equilátero vistas no Caderno 2 para deduzir os valores exatos do seno, do cosseno e da tangente dos chamados ângulos notáveis (30°, 45° e 60°). A maioria das provas de vestibulares e vestibulinhos não fornece esses valores aos alunos, que acabam tendo de memorizá-los. Por outro lado, não vemos qualquer inconveniente no fato de que alunos do 9o ano possam sempre consultar uma tabela. Dessa forma, sugerimos que, dependendo da reali- dade de sua escola, você decida se fornecerá ou não os valores das razões trigonométricas dos ângulos notáveis em suas avaliações. Nas avaliações do Sistema para o En- sino Fundamental, tais valores serão sempre fornecidos. Durante as aulas, também serão propostos muitos exercícios que exploram as propriedades dos ângulos de um triângulo. Dessa maneira, sugerimos que você faça uma breve retomada da propriedade dos triângulos isósceles (os ângulos da base têm medidas iguais) e do ângulo externo (sua medida é igual à soma das medidas dos dois ângulos internos não adjacentes). Na abertura do Módulo, fornecemos a imagem de uma sequoia-gigante, a maior árvore do mundo, e propomos aos alunos que imaginem uma forma de estimar sua altura. Promova uma rápida discussão com a turma sobre essa questão e passe para a primeira seção do Módulo, em que o problema será analisado com mais profundidade. A seguir, apresentamos as orientações específicas para cada seção. ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 25 6/25/19 5:40 PM 826 Ensino Fundamental Atividades de construção de conceitos Determinação de distâncias inacessíveis (página 313) Dando prosseguimento à discussão iniciada na aber- tura do Módulo, os alunos vão estimar uma distância inacessível, representada pela altura de uma árvore. Peça a eles que, organizados em grupos, trabalhem no pro- blema proposto. Eles deverão realizar algumas construções com régua, esquadros e transferidor. Circule pela sala para auxiliar os grupos que encontrarem dificuldades nessa parte da atividade. Ao finalizar a atividade, discuta com os alunos quais são as condições mínimas que devemos garantir para que dois triângulos retângulos sejam semelhantes. Essa questão será retomada na seção seguinte. Comente, também, sobre os erros que naturalmente cometemos quando realizamos construções geométri- cas e medições. Tais erros justificam a existência de diferenças entre os resultados obtidos pelos vários grupos. As razões trigonométricas em um triângulo retângulo (página 316) Retome o problema da determinação da altura de uma árvore discutido na seção anterior e proponha a discussão que aparece no início dessa seção, sobre as condições para que dois triângulos retângulos sejam se- melhantes. Em seguida, peça aos grupos que trabalhem nos itens 1 a 3. Quando os grupos tiverem finalizado as resoluções, conduza com a classe a discussão da proposta apresen- tada após o item 3. Desenhe vários triângulos retângulos na lousa e mostre como as posições de seus três lados podem variar, o que gera a necessidade de fixar um ân- gulo agudo e identificar os lados como cateto oposto, cateto adjacente e hipotenusa. Por último, trabalhe as definições do boxe “De olho nas razões trigonométricas do triângulo retângulo” e pas- se para a seção Exercício 1. A tabela de razões trigonométricas (página 320) Retome mais uma vez os princípios trabalhados nas duas primeiras seções. É importante reforçar para os alu- nos como o uso das razões determinadas no item 1 da seção anterior foi importante para resolver o problema proposto no item 3. Isso facilita a apresentação da tabela das razões trigonométricas. Optamos por fornecer as razões com três casas deci- mais. Para a maior parte dos cálculos, duas casas seriam suficientes; porém, tal arredondamento traria inconve- nientes em alguns casos (por exemplo, os cossenos de todos os ângulos de 1° a 6° seriam iguais a 1,00). Sugerimos que você mostre aos alunos como obter os valores da tabela em uma calculadora científica. Depois de explicar o funcionamento da tabela, passe para a seção Exercício 2. Nos itens 1 e 2, o principal objetivo é praticar a identificação dos lados de um tri- ângulo retângulo (hipotenusa, cateto oposto e cateto adjacente) e da razão trigonométrica mais conveniente para solucionar cada situação proposta. Destaque para os alunos que a tabela de razões trigonométricas pode ser usada para calcular a medida tanto de um lado quanto de um ângulo de um triângulo retângulo, o que ocorre nos itens 1 e 2, respectivamente. Finalmente, nos itens 3 e 4, propomos situações-pro- blema que envolvem as razões trigonométricas em um triângulo retângulo. Razões trigonométricas dos ângulos notáveis (página 324) Nessa seção, serão deduzidos os valores do seno, do cosseno e da tangente dos ângulos de 30°, 45° e 60° a partir das propriedades do quadrado e do triângulo equi- látero vistas no Caderno 2. Por isso, se julgar necessário, comece a aula retomando alguns dos procedimentos utilizados naquela ocasião. O quadrado e o ângulo de 45° (página 324) Por ser uma atividade de retomada de propriedades já trabalhadas no Caderno 2, sugerimos que você dê maior autonomia de trabalho para os grupos, que deverão se- guir as instruções do Caderno. Ao final, comente sobre a vantagem de se racionalizar o denominador da fração que representa os valores de sen 45° e cos 45°. Nos casos em que for necessária uma aproximação, adotando, por exemplo, 52 1,414, temos as seguintes possibilidades: (1) 5 ã 2 2 1,414 2 0,707 (2) 5 ã 1 2 1 1,414 0,707 Claramente, o cálculo feito no primeiro caso é bem menos trabalhoso que o do segundo. ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 26 6/25/19 5:40 PM 827 M a n u a l d o P r o fe s s o r O triângulo equilátero e os ângulos de 30° e 60° (página 325) Mais uma vez, a atividade faz uma retomada de con- ceitos já explorados no Caderno 2. Como os cálculos relativos ao triângulo equilátero costumam apresentar mais dificuldades algébricas que no caso do quadrado, é provável que os alunos precisem de um pouco mais de tempo para realizar as atividades da seção. No final, os alunos farão um resumo das conclusões obtidas completando a tabela das razões trigonométricas dos ângulos notáveis fornecida no Caderno. Reforçamos que fica a seu critério exigir ou não a memorização dosvalores da tabela. Finalize a aula com as questões propostas na seção Exercício 3. Respostas e comentários Determinação de distâncias inacessíveis (página 313) 1. Após a resolução dos itens a a d, os alunos deverão obter a seguinte figura: 1,6 m E D B H A C 33º 56 m 2. O desenho depende das medidas escolhidas pelos alunos. Ilustramos a seguir o desenho obtido após os traçados solicitados nos itens a a d para RS 5 8 cm. S T R 3. As medidas dependem da escolha feita no item 2. Indicamos na tabela os valores correspondentes à escolha RS 5 8 cm. Lado Medida (cm) RS 8,0 ST 5,2 RT 9,5 4. Sim, os triângulos CBA e RST são semelhantes, pois: 5 5( ) ( ) °m Ĉ m R̂ 33 e 5 5( ) ( ) °m B̂ m Ŝ 90 . 5. Considerando as medidas obtidas para RS 5 8,0 cm, como nCBA á nRST, temos a proporção: 5 ~ 5 _ 5 CB RS BA ST 56 8 BA 5,2 BA 36,4 Como H 5 AB 1 BD, segue: 5 1 5H 36,4 1,6 38 Logo, a altura da árvore é aproximadamente 38 m. 6. Considerando que os cálculos estejam corretos, todos os grupos deverão encontrar aproximadamente os mesmos valores para a estimativa da altura da árvo- re. Independentemente da medida RS escolhida, os triângulos CBA e RST serão semelhantes. Assim, a razão entre as medidas dos dois catetos do triângulo RST será aproximadamente a mesma para todos os grupos (exceto pequenas diferenças provenientes de imprecisões nas construções e nas medidas). As razões trigonométricas em um triângulo retângulo (página 316) 1. a) Sim, pois todos eles possuem um ângulo reto e outro que mede 37°. b) 5 BC AB 0,75 5 BC AC 0,6 5 AB AC 0,8 5 EF DE 0,75 5 EF DF 0,6 5 DE DF 0,8 5 HI GH 0,75 5 HI GI 0,6 5 GH GI 0,8 c) Tomando-se lados correspondentes nos três triân- gulos, as razões obtidas em cada triângulo sempre são iguais. 2. As razões de cada par apresentado são iguais. Isso se justifica pelo fato de que os triângulos são seme- lhantes, levando às seguintes proporções: ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 27 6/25/19 5:40 PM 828 Ensino Fundamental a) b b' c c' b c b' c' 5 _ 5 b) b b' a a' b a b' a' 5 _ 5 c) c c' a a' c a c' a' 5 _ 5 3. Nessa questão, é fundamental que os alunos identi- fiquem e relacionem os dois fatos citados a seguir: • o triângulo dado na figura é semelhante aos triân- gulos do item 1, pois todos são retângulos e têm um ângulo de 37°; • como consequência, a razão entre as medidas de dois lados de um dos triângulos é igual à razão entre as medidas dos dois lados correspondentes nos outros triângulos. Os dois fatos acima resumem tudo o que foi discu- tido até aqui. Nesse caso, porém, eles deverão perceber um terceiro ponto: “Dentre as três razões que se pode estabelecer entre as medidas de dois lados de um triângulo, qual é a indicada aqui?” Ao chamar a atenção dos alunos para essa questão, o problema mostra a necessidade de nomear as razões trigonométricas, para que elas sejam identificadas mais facilmente nas diferentes situações. Notando que a altura H do edifício é igual à medida do cateto oposto ao ângulo de 37° e que a medida do cateto adjacente a esse ângulo é 40 m, concluí- mos que a razão indicada nesse caso é 0,75. Dessa forma, temos: 5 _ 5 H 40 0,75 H 30 Logo, a altura do edifício é 30 m. Exercício 1 (página 319) 1. a) PR b) PQ c) QR d) PQ e) PR 2. a) a 5sen a c b 5sen b c a 5cos b c b 5cos a c a 5tg a b b 5tg b a b) j 5sen p r d 5sen q r j 5cos q r d 5cos p r j 5tg p q d 5tg q p c) a 5sen 3 5 b 5sen 4 5 a 5cos 4 5 b 5cos 3 5 a 5tg 3 4 b 5tg 4 3 Exercício 2 (página 322) 1. a) cos20 x 10 0,940 x 10 ° 5 ~ 5 _ x 5 9,4 b) tg 39 24,3 x 0,810 24,3 x ° 5 ~ 5 _ x 5 30 c) sen 32 x 8 0,530 x 8 ° 5 ~ 5 _ x 5 4,24 d) 5 1 ~ 5 1 cos 60 x x 2 0,500 x x 2 ° _ 5 x 2 2. a) tg B̂ 11,5 10 tg B̂ 1,15 ( ) ( )5 ~ 5 _ m B̂ 49( ) °5 _ 5 tg Ĉ 10 11,5 tg Ĉ 0,869 ( ) ( )5 ~ 5 _ m Ĉ 41( ) °5 _ 5 b) sen R̂ 47 50 sen R̂ 0,94 ( ) ( )5 ~ 5 _ m R̂ 70( ) °5 _ 5 cos Q̂ 47 50 cos Q̂ 0,94 ( ) ( )5 ~ 5 _ m Q̂ 20( ) °5 _ 5 ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 28 6/25/19 5:40 PM 829 M a n u a l d o P r o fe s s o r 35°42° 192 m D h A CBx 192 2 x 3. Na figura, o ponto P representa a posição da pipa e d é a sua distância até o chão. 100 m 40º d P No triângulo retângulo representado, temos: 5 ~ 5 _sen 40 d 100 0,643 d 100 ° _ 5 d 64,3 Então, a distância da pipa até o chão vale aproxima- damente 64,3 m. 4. Na figura a seguir, h é a altura do edifício e x é a distância entre o carro preto (A) e o prédio, ambas medidas em metros. No triângulo retângulo ABD: 5 ~ 5 _°tg 42 BD AB 0,9 h x _ 5 h 0,9x No triângulo retângulo BCD: 5 _ 5 2 °tg 35 BD BC 0,7 h 192 x Substituindo a primeira igualdade na segunda, che- gamos a: 5 2 ~ 2 5 _0,7 0,9x 192 x 134,4 0,7x 0,9x 5 _ 5 x 84 Portanto, 5 ? 5h 0,9 84 75,6 . a) A distância do carro preto até o prédio é 84 m. b) A altura do edifício é 75,6 m. Razões trigonométricas dos ângulos notáveis (página 324) O quadrado e o ângulo de 45° (página 324) 1. a) O ângulo BÂC mede 45°. Como o triângulo ABC é isósceles e retângulo em B, cada ângulo agudo mede 45°. b) Aplicando o teorema de Pitágoras ao triângulo ABC, temos: 5 1 ~ 5d d 2 2 2 2 2 2l l l l _ 5 d 2l l Logo: AC 5 2l 2. a) sen 45 2 1 2 ° 5 5 l l Racionalizando: sen 45 2 2 ° 5 b) cos 45 2 1 2 ° 5 5 l l Racionalizando: cos 45 2 2 ° 5 c) ° 5 5tg 45 1 l l 3. Os valores da tabela são aproximações dos valores reais com três casas decimais. Já os valores calculados no item 2 são exatos e, portanto, mais precisos. O triângulo equilátero e os ângulos de 30° e de 60° (página 325) 1. a) Cada ângulo interno de um triângulo equilátero mede 60°. b) 5( ) °m EF̂H 60 e 5( ) °m FÊH 30 c) Como o triângulo EFG é equilátero, a altura coin- cide com a mediana. Logo, H é ponto médio de FG e 5FH 2 l . d) Aplicando o teorema de Pitágoras ao triângulo EFH, temos: )(1 5 ~ 5 2 ~h 2 h 4 2 2 2 2 2 2 l l l l l 2 ~ 5 _ 5h 3 4 h 3 2 2 2 l l l ANGLO_EF2_9ANO_MAT_001a064_CAD4_MP.indd 29 6/25/19 5:40 PM 830 Ensino Fundamental 2. a) ° 5 5sen 60 3 2 3 2 l l b) ° 5 5cos 60 2 1 2 l l c) tg 60 3 2 2 3° 5 5 l l d) sen 30 2 1 2 ° 5 5 l l e) cos 30 3 2 3 2 ° 5 5 l l f ) tg 30 2 3 2 1 3 ° 5 5 l l Racionalizando: tg 30 3 3 ° 5 3. Os valores do quadro são aproximações dos valores reais com três casas decimais. Já os valores calculados no item 2 são exatos e, portanto, mais precisos. 30° 45° 60° sen 1 2 2 2 3 2 cos 3 2 2 2 1 2 tg 3 3 1 3 Exercício 3 (página 327) 1. Do enunciado, temos a figura a seguir, em que d é a distância a que o pé da escada se encontra da parede e l é o comprimento da escada. 3 m d L 30¼ a) 5 ~ 5 _ 5°tg 30 d 3 3 3 d 3 d 3 Logo, o pé da escada se encontra a 3 m (apro- ximadamente 1,73 m) da parede. b) 5 ~ 5 ~°cos 30 3 3 2 3 6 l l 5 ~ 5 _ 5 3 6 3 2 3l l Portanto, o comprimento da escada é 2 3 m (aproximadamente 3,46 m). 2. No triângulo PSQ, temos: 5 ~ 5 _ 5°sen 45 PS 4 2 2 2 PS 4 2 PS 4 No triângulo PSR, temos: 5 ~ 5 _ 5°sen 30 PS PR 1 2 4 PR PR 8 Assim, o comprimento do segmento PR é 8. 3. O problema pode ser representado pela figura a se- guir, em que A é o topo do prédio, BC é uma linha paralela ao chão na altura dos olhos do observador e C e D são as posições dos olhos do observador nas duas situações descritas no enunciado. D A C 28 m 30º 30º 60º 120º B x Marcando todos os ângulos da figura, notamos que o triângulo ADC é isósceles. Logo, AD 5 CD 5 28 m. Destaque para os alunos a importância de marcar as medidas dos diferentes ângulos da figura em proble- mas que envolvem triângulos retângulos e ângulos notáveis. É muito comum obtermos triângulos isós- celes que simplificam bastante a resolução. No triângulo ABD, temos: 5 ~ 5 _ 5°sen 60 AB AD 3
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