Relações métricas - triângulos inscritos com um lado paralelo

O triângulo ABC está inscrito numa circunferência. A corda B'C' é paralela ao lado BC. AC' interseta BC em D. Verifica-se a seguinte relação:
AB.AC = AB'.AD.



A demonstração deste facto baseia-se na semelhança entre ABB' e ADC.

Relações métricas - Recta e circunferência

Dada uma reta r e uma circunferência de centro O, sendo AC a perpendicular a r que corta a circunferência em B (AB é um diâmetro). Tomada qualquer reta AM que corta circunferência em M e a reta em M', verifica-se que AM.AM'=AB.AC invariante



A demonstração deste facto baseia-se na semelhança entre AMB e AM'C, retângulos em M e C e com o ângulo A comum.

Relações métricas - triângulo, bissetriz e circunscritas

Tomemos um triângulo ABC e a bissetriz interna do ângulo A. Seja D o pé da bissetriz no lado BC. Cada uma das circunferências circunscritas aos triângulos ABD e ACD intersectam os lados AB e AC nos pontos E e F. E o interessante é que se verifica BE = CF


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Borboleta, de novo

Na entrada A borboleta de 25 de Junho do ano passado, escrevia-se:

Tomem-se A,B,C e D sobre uma circunferência de centro O e de tal modo que AC intersecte BD num ponto P. A perpendicular a OP tirada por P intersecta BC e AD em M e N, respectivamente.
Porque é que |MP|=|NP|?

A Mariana reencontrou o problema durante a leitura de um livro de divulgação (Ruelle; O cérebro do matemático. Ciência Aberta. Gradiva), retomou a pergunta e procurou uma resposta diferente da indicada no livro. Aqui fica:

Relações métricas na circunferência - as secantes

Se por um ponto A, conduzirmos duas rectas a cortar uma circunferência, uma delas em B e C e a outra em D e E, verifica-se a igualdade
AB.AC=AD.AE
Pode deslocar A, para tomar diferentes pontos de partida (dentro, sobre e fora da circunferência) e B ou D para tomar diversas secantes a passar por A.


Claro que, para a demonstração, basta constatar a igualdade dos ângulos cada um a cada um dos triângulos ADC e ABE, como a figura bem mostra e saber que em triângulos semelhantes a razão entre lados opostos a ângulos iguais é constante.
Esta demonstração pode ser um bom exercício para os estudantes do 9º ano de escolaridade.

O resultado com A no exterior da circunferência já foi abordado em antigas entradas. Terá interesse específico abordar o recíproco: Se AB.AC=AD.AE , então B,C, D, E são pontos da mesma circunferência?

Outra forma de olhar para a reta como lugar geométrico

Os vértices P dos triângulos ABP, tais que AP²-BP² é constante, estão sobre uma reta. Dito de outro modo, é uma reta o lugar geométrico dos pontos P para os quais é contante a diferença dos quadrados das suas distâncias a dois pontos fixos A e B.




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Outra forma de olhar para a circunferência como lugar geométrico

Os vértices P dos triângulos ABP, tais que AP²+BP² é constante, estão sobre uma circunferência. Dito de outro modo, é uma circunferência o lugar geométrico dos pontos P para os quais é contante a soma dos quadrados das suas distância a dois pontos fixos A e B.




Com o ponto O pode controlar o valor da constante. Para cada constante, há uma circunferência.

Quadrados dos lados e ângulos

Com a construção interactiva que se segue, pode verificar que para haver triângulo e sempre que há triângulo se verifica que um qualquer dos lados do triângulos é menor que a soma dos outros dois. E que, num triângulo qualquer, ao lado de maior comprimento se opôe o ângulo de maior amplitude. E que se um ângulo, por exemplo  é reto se verifica que a² =b²+c² (Teorema de Pitágoras). Mas aqui está para que possa verificar o que tem a ver com a entrada anterior. Se  for obtuso (Â>90º), a² > b²+c² e se  for agudo (90º>Â), b²+c²>a². Os resultados recíprocos são obviamente verdadeiros.



Pode deslocar A,B ou C. Procure deslocar A de modo a que  seja agudo, obtuso e reto e veja as mudanças de texto. Muito difícil é acertar no  reto.

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Num triângulo agudo o quadrado desenhado sobre um dos lados tem sempre menor área que a soma das áreas dos dois desenhados sobre os outros lados.
Já no triãngulo obtusângulo, o quadrado desenhado sobre o lado oposto ao ângulo obtuso tem sempre área maior que a soma das áreas dos desenhados sobre os outros lados.
Quando o triãngulo for retângulo, ....

Relações métricas no triângulo - de entre alturas e lados à fórmula de Heron

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Relações métricas envolvendo triângulos inscritos num triângulo

Dado um triângulo ABC, qualquer triângulo DEF inscrito em ABC tem um perímetro maior ou igual ao perímetro do triângulo de vértices nos pés das alturas do triângulo ABC

Na construção dinâmica que se segue, pode deslocar os vértices do triângulo ABC bem como os vértices do triângulo DEF inscrito em ABC, para confirmar que essa relação se mantém com diversos triângulos ABC e respetivos órticos, ou com os diversos triângulos DEF inscritos num mesmo triângulo ABC

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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)