Mathematics · Livro 1 · Grades 1–9

Matemática do ensino fundamental

Matemática do ensino fundamental · Grades 1–9

33Construções geométricas

Régua, esquadro, compasso: com essas três ferramentas e um pouco de método, qualquer figura descrita em palavras pode ser construída com exatidão. Este capítulo constrói perpendiculares, paralelas, triângulos e os quadriláteros especiais — primeiro o ofício, depois a teoria (Capítulos 40 e 41).

33.1 Perpendiculares e paralelas por um ponto

Método 33.1 (As duas construções básicas)

Perpendicular a dd por AA: deslize o esquadro ao longo de dd até a outra borda do ângulo reto alcançar AA; trace; marque o ângulo reto.

Paralela a dd por AA: encoste uma régua no esquadro, servindo de trilho apoiado em dd; deslize o esquadro até AA; trace. (Conferência: a distância entre as duas retas é a mesma em toda parte.)

Exemplo 33.2 (Encadear construções)

Muitas figuras são cadeias desses dois movimentos. Um retângulo ABCDABCD com AB=5AB = 5 cm e BC=3BC = 3 cm: trace [AB][AB]; perpendicular em AA; perpendicular em BB; marque DD e CC a 33 cm do mesmo lado; ligue. Cada passo é uma construção básica.

33.2 Triângulos com o compasso

Método 33.3 (Triângulo a partir de três lados)

Para construir um triângulo de lados 66 cm, 55 cm e 44 cm:

  1. trace o lado mais longo, [AB][AB] com AB=6AB = 6 cm;
  2. arco de centro AA e raio 55 cm;
  3. arco de centro BB e raio 44 cm;
  4. o cruzamento deles é o terceiro vértice CC; ligue.

O compasso garante os comprimentos: todo ponto do primeiro arco está a exatamente 55 cm de AA.

Dois arcos, um cruzamento: o triângulo 6–5–4 construído com o compasso. (Se os dois lados curtos juntos fossem menores que a base, os arcos não se encontrariam — mais sobre isso no .)
Dois arcos, um cruzamento: o triângulo 66–55–44 construído com o compasso. (Se os dois lados curtos juntos fossem menores que a base, os arcos não se encontrariam — mais sobre isso no Capítulo 51.)

Exemplo 33.4 (Isósceles e equilátero de graça)

Mesma abertura de compasso nos dois arcos ⇒\Rightarrow triângulo isósceles. Abertura igual à base ⇒\Rightarrow equilátero. O compasso não mede: ele copia comprimentos, o que é ainda melhor.

33.3 Os quadriláteros especiais, por construção

Método 33.5 (Construir a família)

  1. Retângulo: dois pares de paralelas que se cruzam em ângulo reto — ou a cadeia do Exemplo 33.2;
  2. quadrado: um retângulo cujos quatro lados usam o mesmo comprimento — transporte-o com o compasso;
  3. losango: quatro lados iguais — trace um lado e depois dois arcos de compasso a partir das pontas dele, com a mesma abertura, para fixar os outros dois vértices (um losango são dois triângulos isósceles colados por uma diagonal).

Depois de construir, confira sempre com as ferramentas: esquadro nos cantos, compasso nos lados.

Exemplo 33.6 (Reconhecer a partir de uma descrição)

“Um quadrilátero com quatro lados de 44 cm e um ângulo reto” — construa: os quatro lados iguais forçam um formato de losango, e empurrar um canto para o ângulo reto endireita todos os outros: o resultado é um quadrado. Algumas descrições descrevem, sem dizer, uma forma mais especial do que anunciam. (Por que o ângulo reto se espalha pelos quatro cantos é explicado no Capítulo 52.)

33.4 Círculos nas construções

Exemplo 33.7 (O círculo como ferramenta)

“Encontre todos os pontos a 33 cm de AA”: o círculo de centro AA e raio 33 cm. “Encontre todos os pontos a 33 cm de AA e a 44 cm de BB”: trace os dois círculos; os cruzamentos deles (dois, um ou nenhum ponto) são as respostas. Mapas de tesouro e construções de triângulos usam exatamente essa ideia.

33.5 Exercícios

Exercício 33.1 ★

Trace uma reta dd e um ponto AA a uns 33 cm dela. Construa a perpendicular a dd por AA e depois a paralela a dd por AA. Marque os ângulos retos.

Solução

Solução de Exercício 33.1.

As duas construções seguem o Método 33.1; a perpendicular e a paralela por AA são, elas próprias, perpendiculares entre si.

Exercício 33.2 ★

Construa um retângulo ABCDABCD com AB=7AB = 7 cm e BC=4BC = 4 cm, seguindo o Exemplo 33.2. Confira o quarto ângulo com o esquadro: se a construção for exata, ele é reto automaticamente.

Solução

Solução de Exercício 33.2.

Cadeia de perpendiculares como no Exemplo 33.2. Se os três ângulos construídos forem exatamente retos e os comprimentos exatos, o quarto ângulo não tem escolha senão ser reto também — um retângulo bem construído se confere sozinho.

Exercício 33.3 ★

Construa um triângulo de lados 77 cm, 66 cm e 33 cm (Método 33.3).

Solução

Solução de Exercício 33.3.

Base [AB][AB] de 77 cm; arcos de raios 66 cm (a partir de AA) e 33 cm (a partir de BB); o cruzamento é CC.

Exercício 33.4 ★

Construa um triângulo isósceles de base 55 cm e lados iguais de 77 cm; depois um triângulo equilátero de lado 66 cm.

Solução

Solução de Exercício 33.4.

Isósceles: base 55 cm, os dois arcos com a mesma abertura de 77 cm. Equilátero: base 66 cm, os dois arcos com abertura de 66 cm.

Exercício 33.5 ★

Construa um quadrado de lado 55 cm. Que ferramentas garantem os ângulos retos? Quais garantem os lados iguais?

Solução

Solução de Exercício 33.5.

O esquadro garante os ângulos retos; o compasso (ou a régua) transporta o lado de 55 cm para os quatro lados.

Exercício 33.6 ★

Construa um losango de lado 44 cm que não seja um quadrado (escolha você mesmo a abertura do primeiro canto). Confira os quatro lados com o compasso.

Solução

Solução de Exercício 33.6.

Trace um lado [AB][AB] de 44 cm, escolha uma direção para [AD][AD] (não perpendicular, para não sair um quadrado), com AD=4AD = 4 cm; depois arcos de 44 cm a partir de BB e de DD se cruzam em CC. O compasso confirma os quatro lados iguais.

Exercício 33.7 ★

Marque dois pontos AA e BB com AB=5AB = 5 cm. Construa todos os pontos que estão a 44 cm de AA e a 33 cm de BB. Quantos são?

Solução

Solução de Exercício 33.7.

O círculo de centro AA e raio 44 cm e o círculo de centro BB e raio 33 cm se cruzam em dois pontos (um acima e um abaixo da reta (AB)(AB)), porque 4+3>54 + 3 > 5 e os círculos se sobrepõem.

Exercício 33.8 ★

Escreva um programa de construção (passos numerados, pontos com nome) para um retângulo de 66 cm ×\times 22 cm encimado por um triângulo isósceles de lados iguais de 44 cm (o formato de um lápis). Peça a um colega que o execute.

Solução

Solução de Exercício 33.8.

Um programa correto: “1. Trace um retângulo ABCDABCD com AB=6AB = 6 cm (embaixo) e BC=2BC = 2 cm. 2. Trace dois arcos de raio 44 cm com centros em DD e em CC (os cantos de cima); chame de SS o cruzamento deles acima do retângulo. 3. Trace [DS][DS] e [CS][CS].” (A ponta do lápis é o triângulo isósceles DSCDSC.)

Exercício 33.9 ★★

Tente construir um triângulo de lados 88 cm, 33 cm e 44 cm. O que acontece com os arcos? Explique em uma frase por que esse triângulo não pode existir.

Solução

Solução de Exercício 33.9.

Os arcos de raios 33 cm e 44 cm, traçados a partir das duas pontas da base de 88 cm, nunca se encontram: mesmo emendados, 3+4=73 + 4 = 7 cm não atravessam 88 cm. Dois lados juntos têm de ser sempre maiores que o terceiro — senão o triângulo não fecha.

Exercício 33.10 ★★

Construa um losango cujas diagonais meçam 66 cm e 44 cm, sabendo que as diagonais de um losango se cruzam nos seus meios formando ângulo reto: trace primeiro as diagonais e depois ligue as quatro pontas.

Solução

Solução de Exercício 33.10.

Trace um segmento de 66 cm e o ponto médio OO dele; trace a perpendicular em OO; marque nela dois pontos a 22 cm de OO (um de cada lado); ligue as quatro pontas em ordem. O compasso confirma os quatro lados iguais.

Exercício 33.11 ★★

Uma cabra está amarrada a uma estaca AA por uma corda de 44 m, num campo plano com uma cerca reta passando a 33 m de AA. Faça uma planta (1 cm por metro): que região a cabra consegue alcançar? Onde a cerca a limita?

Solução

Solução de Exercício 33.11.

Na planta, a cabra alcança o disco de centro AA e raio 44 cm, cortado pela linha da cerca a 33 cm de AA: a região dela é o disco menos a fatia que fica além da cerca. Ao longo da cerca ela pode pastar num segmento (onde o círculo cruza a linha da cerca); além disso, nada.