12.3.11

Relações métricas no triângulo - os raios das circunferências circunscrita e inscrita

Para um triângulo ABC há uma circunferência a ele circunscrita (a passar pelos seus vértices ) e uma outra nele inscrita (tangente aos seus três lados). O raio da circunscrita é no mínimo duplo do raio da inscrita.

Na construção dinâmica que se segue, pode deslocar os vértices do triângulo, para confirmar que essa relação se mantém e para ver em que condições o circun-raio é dobro do in-raio.




Sobre esta construção pode ainda confirmar e relembrar outras relações métricas que já foram , de um modo ou doutro, referidas em antigas entradas e que ligam os raios das circunferências inscrita e circunscrita com a área e o perímetro do triângulo ou com a distância entre o incentro e o circuncentro. Todas as relações aqui referidas estão relacionadas e são mobilizadas na demonstração do resultado em destaque nesta entrada.

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9.3.11

Relações métricas num triângulo - uma desigualdade de Erdös

Em 1935, no nº 42 da American Mathematical Monthly, era publicado o problema 3740, proposto por Paul Erdös:
De um ponto O do interior de um triângulo ABC tiram-se perpendiculares OP, OQ e OR aos seus lados. Provar que
OA+OB+OC ≥2(OP+OQ+OR)

O problema foi resolvido de muitas maneiras diferentes e é isso que lhe dá uma importância redobrada para quem ensina. O problema pode ser resolvido só com matemática básica, só com trigonometria básica e secundária, com recurso a outros teoremas mais ou menso conhecidos (Ptolomeu, por exemplo). Claro que resolver o problema só com resultados básicos exige uma disciplina especial para ver que passos dar e por que ordem, que resultados se aplicam a cada passo, etc.

A primeira solução é atribuída a Mordell(mentor de Erdòs) e é por isso que o problema (ou a conjectura) de Erdös passou para a história como Teorema de Erdös-Mordell.

O outro encanto do problema tem a ver com imaginar o trabalho de desenho e medidas de muitos e muitos triângulos que Erdös deve ter feito para chegar ao enunciado da sua conjectura.
Aqui, apresentamos uma construção dinâmica que lhe permite trabalhar com centenas de triângulos (deslocando os seus vértices) e com muitos pontos do interior de cada triângulo deslocando O. Pode ver também em que condições há igualdade, etc



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Relações métricas num paralelogramo - lados e diagonais

A soma dos quadrados dos lados de um paralelogramo é igual à soma dos quadrados das suas diagonais.

Na construção dinâmica, pode deslocar os vértices do paralelogramo para verificar que as relações métricas se mantêmo.



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7.3.11

Relações métricas - distância de um ponto aos vértices de um retângulo

A soma dos quadrados das distâncias de um ponto P a dois vértices opostos de um retângulo é igual à soma dos quadrados das distâncias de P aos outros dois vértices.

Na construção dinâmica, pode deslocar P e vértices do retângulo para verificar que as relações métricas se mantêm, mesmo quando P está no exterior do retângulo.



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6.3.11

Relações métricas envolvendo triângulos e circunferências - áreas

No ensino básico são abordados vários resultados com áreas de triângulos e como é óbvia a semelhança entre os triângulos equiláteros inscrito e circunscrito na mesma circunferência, deve ser posta à consideração dos alunos a relação entre as áreas desses triângulos.
O resultado que hoje aqui apresentamos pode também ser abordado no ensino básico, envolvendo o hexágono convexo regular inscrito e as razões entre as áreas dos triângulos inscrito e circunscrito e a área do hexágono:
A área do hexágono inscrito numa circunferência é o meio proporcional entre as áreas dos triângulos inscrito e circunscrito na mesma circunferência.

Na construção dinâmica, pode deslocar F e O para verificar que as relações métricas se mantêm qualquer que seja o raio da circunferência e os lados dos triângulos e hexágono.


5.3.11

Relações métricas no triângulo - da circunferência definida por A, Ma e pé da bissetriz de Â

Num triângulo ABC,  a circunferência que passa pelos vértice A, ponto médio de BC e pé em BC da bissetriz interior do ângulo A  corta os lados AB e AC em dois pontos E e F. Verifica-se que BE=CF.






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4.3.11

Relações métricas no triângulo - Medianas do triângulo retângulo

Num triângulo ABC, retângulo em A, a soma dos quadrados das medianas relativas aos catetos é quíntupla do quadrado da mediana relativa à hipotenusa.


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3.3.11

Relações métricas no triângulo - lados e medianas

Num triângulo ABC, o triplo da soma dos quadrados dos seus lados é quádrupla da soma dos quadrados das suas medianas.

Pode deslocar A, B ou C para verificar que esta relação métrica se mantém.



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2.3.11

Relações métricas no triângulo - lados e distâncias dos vértices ao baricentro

Num triângulo ABC, a soma dos quadrados dos seus lados é tripla da soma dos quadrados das distâncias de cada vértice ao ponto G de encontro das suas medianas.

Pode deslocar A, B ou C para verificar que esta relação métrica se mantém.



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1.3.11

Relações métricas no triângulo - circuncírculo e incírculo

Num triângulo acutângulo ABC, a soma dos raios das circunferências circunscrita e inscrita é igual à soma das distâncias do circuncentro aos lados do triângulo.

Desloque A, B ou C até que o ângulo C seja obtuso para verificar se o resultado se mantém ou não quando o triângulo é obtusângulo. Também pode relacionar a altura de um triângulo equilátero com a soma desses raios do circuncírculo e do incírculo.





(Teorema de Carnot)

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28.2.11

Relações métricas no triângulo -lados, uma mediana e uma altura

Num triângulo ABC, a diferença dos quadrados de dois dos lados é igual ao dobro do produto do terceiro lado pela distância dos pés das mediana e altura respectivas.



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Relações métricas no triângulo - os lados e uma mediana

Num triângulo ABC, a soma dos quadrados de dois lados é igual a metade do quadrado do terceiro lado adicionado do dobro do quadrado da respectiva mediana.





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24.2.11

Relação métrica nos triângulos - generalização do Teorema de Pitágoras

Num triângulo ABC, de lados a, b, c, sendo c' a projecção ortogonal de c sobre a,
  • se o ângulo B não é reto, então b2=a2+c2±2ac', conforme B é obtuso ou agudo,
  • se o ângulo B é reto, então b2=a2+c2 (Pitágoras), já que c'=0.
Esta relação é geral para todos os triângulos e quaisquer que sejam os lados que consideremos.

Arraste A para verificar o que se passa com os diversos tipos de triângulos.

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22.2.11

Lados de um triângulos e suas projeções ortogonais.

As alturas AA', BB' e CC' de triângulo ABC determinam sobre os lados AB, BC e AC segmentos que verificam a seguinte relação métrica
AB'.BC'.CA'= AC'.BA'.CB'
.

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21.2.11

A bissetriz e os lados do triângulo

A bissetriz do ângulo  do triângulo ABC divide o lado BC em dois segmentos BD e DC. Prova-se a seguinte relação métrica
BD.AC=CD.AB
já usada na anterior entrada:relação de Stewart aplicada à bissetriz.


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18.2.11

Relação de Stewart no caso da bissetriz

Para um triângulo ABC, no caso de tomarmos a bissetriz AD=β do ângulo  a dividir o lado a=BC em dois segmentos m=BD e n=DC, a relação de Stewart pode ser escrita assim:
b2m+c2n=β2a+mna

e, sendo também verdade que                                  cn=bm,
bc=mn+β2


Na construção interativa que se apresenta a seguir, pode deslocar A, B, C fazendo variar a, b, c, m, n, β e verificar que aquelas igualdades se mantêm.


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14.2.11

Relação de Stewart

Dado um triângulo ABC e uma ceviana, por exemplo BD (do vértice B para o lado AC), Os comprimentos dos lados AB, BC e AC, dos segmentos AD e CD determinados sobre AC pela ceviana e BD estão relacionados. Essa relação é conhecida como relação de Stewart que pode ser usada para determinar comprimentos de bissectrizes e medianas.

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2014
EUCLIDES
Instrumentos e métodos

de resolução de problemas de construção