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MATEMÁTICA, 2ª Série Poliedros: classificação e representações 2 Vértice Aresta Face Base Base POLIEDROS LEMBRETES FACES = LADOS ARESTAS = LINHAS VÉRTICES = PONTOS, CANTOS MATEMÁTICA, 2ª Série Poliedros: classificação e representações POLIEDROS Poliedro Nº de faces Nº de arestas Nº de vértices 4 tetraedro 6 hexaedro octaedro 12 dodecaedro icosaedro 12 8 12 6 4 20 30 30 8 6 12 20 Vamos rever o quadro dos principais poliedros e acrescentar nele informações do tipo: quantas arestas e quantos vértices têm cada um deles. MATEMÁTICA, 2ª Série Poliedros: classificação e representações POLIEDROS Percebeu alguma regularidade nos números do quadro anterior?? Vamos ver alguns detalhes do quadro novamente ?? Poliedro Nº de vértices (V) Nº de faces (F) Nº de arestas (A) V + F = A + 2 TETRAEDRO 4 4 6 4 + 4 = 6 + 2 HEXAEDRO 8 6 12 8 + 6 = 12 + 2 OCTAEDRO 6 8 12 6 + 8 = 12 +2 DODECAEDRO 20 12 30 20 + 12 = 30 + 2 ICOSAEDRO 12 20 30 12 + 20 = 30 + 2 Observe que em todos os poliedros a soma do número de vértice mais o de faces é igual a soma do número de arestas mais 2 Imagem: Emanuel Handmann / United States Public Domain MATEMÁTICA, 2ª Série Poliedros: classificação e representações POLIEDROS É uma relação que existem em todos os poliedros convexos... ... e recebe o nome de Relação de Euler, em homenagem a mim... A propósito, meu nome é Leonhard Paul Euler. Nasci em São Petersburgo, em 1707. Desenvolvi trabalhos em áreas como a Física, Filosofia e Matemática. Imagem: Emanuel Handmann / United States Public Domain MATEMÁTICA, 2ª Série Poliedros: classificação e representações POLIEDROS Agora, então, vamos definir a Relação de Euler para que você possa utilizá-la... Observe ao lado a fórmula que relaciona vértices , faces e arestas de um poliedro convexo... A partir de agora, você poderá encontrar informações sobre os poliedros, relacionando estes dados V + F = A + 2 1) Determine o número de faces de um sólido que apresenta 10 arestas e 6 vértices. 2) Um poliedro possui 16 faces e 18 vértices. Qual é o número de arestas desse poliedro? Usando, agora, a Relação de Euler, temos: V + F – A = 2 18 + 16 – A = 2 34 – A = 2 34 – A = 2 34 – A = 2 – A = 2 – 34 – A = – 32 x ( -1 ) A = 32 34 – A = 2 34 = 2 + A 34 – 2 = A 32 = A Determinar o número de arestas e o número de vértices de um poliedro convexo com 6 faces quadrangulares e 4 faces triangulares? V + F – A = 2 Para usar a relação de Euler é preciso primeiro descobrir o número de arestas, para isso “multiplica-se o número de faces pelo seu formato” e depois “divide-se sempre por 2” 18 arestas V + 10 – 18 = 2 V = 2 + 18 – 10 V = 20 – 10 V = 10 vértices 6 faces com 4 lados: 6 . 4 = 24 4 faces com 3 lados: 4 . 3 = 12 Somando: 24 + 12 = 36 Atenção: A = 36 ÷ 2 = 18. Nº de faces: 6 + 4 = 10 9) (PUC –SP) O número de vértices de um poliedro convexo que possui 12 faces triangulares é? Usando, agora, a Relação de Euler, temos: V + F – A = 2 Para descobrir o número de arestas “multiplica-se o número de faces pelo seu formato” e depois “divide-se sempre por 2” 12 faces triangulares (3) 12 x 3 = 36 36 ÷ 2 = 18 arestas 18 arestas V + 12 – 18 = 2 V = 2 + 18 – 12 V = 20 – 12 V = 8 4) (Fatec - SP) Um poliedro convexo tem 3 faces com 4 lados, 2 faces com 3 lados e 4 faces com 5 lados. Qual é o número de vértices desse poliedro? Número de faces: Número de arestas: Atenção: A = 38 ÷ 2 = 19. Usando, agora, a Relação de Euler, temos: V + F – A = 2 Somando: 12 + 6 + 20 = 38 3 + 2 + 4 = 9 V + 9 – 19 = 2 V = 2 + 19 – 9 V = 21 – 9 V = 12 vértices 3 faces com 4 lados: 3 . 4 = 12 2 faces com 3 lados: 2 . 3 = 6 4 faces com 5 lados: 4 . 5 = 20 5) (FAAP - SP) Num poliedro convexo, o número de arestas excede o número de vértices em 6 unidades. Calcule o número de faces. Usando, agora, a Relação de Euler, temos: V + F – A = 2 O que é excede é o que passa sobra, ou seja, é o que está a mais. Logo “EXCEDE” quer dizer “ + ” Então valor da A = V + 6 V + F – (V + 6) = 2 V + F – V – 6 = 2 V – V + F – 6 = 2 V – V + F – 6 = 2 F – 6 = 2 F = 2 + 6 F = 8 6) (UF-AM) O número de faces de um poliedro convexo de 22 arestas é igual ao número de vértices. Determine, utilizando a relação de Euler, o número de faces desse poliedro. Resolução: Considerando que o número de faces é igual ao número de vértices, podemos representar os valores desconhecidos pela incógnita x. Dessa forma, F = x e V = x. 7) Arquimedes descobriu um poliedro convexo formado por 12 faces pentagonais e 20 faces hexagonais, todas regulares. Esse poliedro inspirou a fabricação da bola de futebol que apareceu pela primeira vez na Copa do Mundo de 1970. Quantos vértices possui esse poliedro? Resolução: Número de arestas: Atenção: A = 180 ÷ 2 = 90. Usando a Relação de Euler, temos: V + F – A = 2 Do enunciado, sabemos que Número de faces: 12 + 20 = 32 Somando: 60 + 120 = 180 V + 32 – 90 = 2 V = 2 + 90 – 32 V = 92 – 32 = 60 R = 60 vértices 12 faces com 5 lados: 12 . 5 = 60 20 faces com 6 lados: 20 . 6 = 120 MATEMÁTICA, 2ª Série Poliedros: classificação e representações (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 C) 14 D) 24 E) 30 6 + 8 Antes Depois = 14 Imagem: Emanuel Handmann / United States Public Domain MATEMÁTICA, 2ª Série Poliedros: classificação e representações POLIEDROS Para concluir nosso estudo sobre poliedros, sua classificação e suas representações, passo a “bola” para um cara que é “fera”... ... Fala aí, Platão... E isso aí, Euler. Vamos concluir falando sobre os Poliedros Regulares e os meus poliedros, ou seja, os Poliedros de Platão... Vamos lá, pessoal... Imagem: Autor desconhecido / United States Public Domain MATEMÁTICA, 2ª Série Poliedros: classificação e representações 17 POLIEDROS Bom... mas antes vou falar um pouco de mim. Sou grego, nasci em 427 a.C. Desenvolvi trabalhos nas áreas da Filosofia e da Matemática... Mas minha paixão declarada era realmente a Geometria... A paixão de Platão pela matemática era tanta que, às portas de sua escola, ele mantinha a seguinte inscrição, em destaque: όποιος αγνοεί την γεωμετρία εισάγετε εδώ Que ninguém que ignore a Geometria entre aqui Imagem: Autor desconhecido / United States Public Domain MATEMÁTICA, 2ª Série Poliedros: classificação e representações POLIEDROS Poliedros de Platão: Um Poliedro para ser de Platão, tem que possuir as seguintes características : I. Todas as faces têm que ter o mesmo números de arestas; II. Todos os ângulos poliédricos têm o mesmo número de arestas; III. É válida a Relação de Euler. Propriedade: Todo Poliedro Regular é também Poliedro de Platão. mas existem poliedros de Platão que não são regulares. Poliedros Regulares: As condições para um Poliedro ser regular são bem específicas: I. Todas as faces são regiões poligonais regulares (polígonos regulares) e congruentes entre si; II. Todos os seus ângulos poliédricos também são congruentes entre si. MATEMÁTICA, 2ª Série Poliedros: classificação e representaçõesSólido formado por 4 faces, triângulos equiláteros, e em cada vértice concorre 3 faces. O prefixo tetra deriva do grego e significa quatro (quatro faces). Este sólido representa o fogo, porque segundo Platão (séc. IV ac.) o átomo do fogo teria a forma de um poliedro com 4 lados (tetraedro). O cubo o único poliedro regular com faces quadrangulares. O cubo tem 6 faces, pelo que também se pode chamar de hexaedro (hesa significa seis em grego).Este sólido representa a terra, porque Platão acreditava e afirmava que os átomos de terra seriam cubos, os quais permitiam ser colocados perfeitamente lado a lado, conferindo-lhes solidez. Os Sólidos de Platão e as relação com a natureza MATEMÁTICA, 2ª Série Poliedros: classificação e representações O dodecaedro o único poliedro regular cujas faces os pentágonos regulares. É formado por 12 faces, pentágonos regulares, e em cada vértice concorre 3 faces. O prefixo dodeca significa doze em grego. Este sólido representa o universo, porque para Platão o cosmos seria constituído por átomos com a forma de dodecaedros. Neste poliedro os cinco os triângulos equiláteros que se encontram em cada vértice, perfazendo vinte faces. Por isso, o poliedro se chama icosaedro (icosa significa 20 em grego).Este sólido representa a água, porque Platão defendia que a água seria constituída por icosaedros. MATEMÁTICA, 2ª Série Poliedros: classificação e representações As faces deste poliedro os também triângulos equiláteros, mas em cada vértice reúnem-se quatro triângulos. É formado por 8 faces, pelo que o poliedro se chama octaedro (octa significa oito em grego). Este sólido representa o ar, porque o modelo de Platão para um átomo de ar era um poliedro com 8 faces (octaedro). ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ
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