Exercícios e resoluções

Exercício 80 — Classifique em verdadeiro (V) ou falso (F)

  1. Todo triângulo isósceles é equilátero.
  2. Todo triângulo equilátero é isósceles.
  3. Um triângulo escaleno pode ser isósceles.
  4. Todo triângulo isósceles é triângulo acutângulo.
  5. Todo triângulo retângulo é triângulo escaleno.
  6. Existe triângulo retângulo e isósceles.
  7. Existe triângulo isósceles obtusângulo.
  8. Todo triângulo acutângulo ou é isósceles ou é equilátero.

Exercício 81 — Classifique em verdadeiro (V) ou falso (F)

  1. Todos os triângulos isósceles são congruentes.
  2. Todos os triângulos equiláteros são congruentes.
  3. Todos os triângulos retângulos são congruentes.
  4. Todos os triângulos retângulos isósceles são congruentes.
  5. Todos os triângulos acutângulos são congruentes.
82

Se o $\triangle ABC$ é isósceles de base $\overline{BC}$, determine $x$, sendo $AB = 2x - 7$ e $AC = x + 5$.

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$x = 12$

83

O triângulo $ABC$ é equilátero, com $AB = 15 - y$, $BC = 2x - 7$ e $AC = 9$. Determine $x$ e $y$.

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$x = 8$ e $y = 6$

84

Se o $\triangle ABC$ é isósceles de base $\overline{BC}$, determine $BC$, sendo $AB = 3x - 10$, $BC = 2x + 4$ e $AC = x + 4$.

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$BC = 18$ ($x = 7$)

85

Se o $\triangle ABC$ é isósceles de base $\overline{BC}$, determine $x$, sendo $\hat{B} = 2x - 10^{\circ}$ e $\hat{C} = 30^{\circ}$.

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$x = 20^{\circ}$

86

Se o $\triangle ABC$ é isósceles de base $\overline{AC}$, determine $x$, sendo $\hat{A} = x + 30^{\circ}$ e $\hat{C} = 2x - 20^{\circ}$.

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$x = 50^{\circ}$

87

Se o $\triangle ABC$ é isósceles de base $\overline{BC}$, determine $x$ e $y$.

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$x = 85^{\circ}$ e $y = 50^{\circ}$

88

Determine $x$ e $y$, sabendo que o triângulo $ABC$ é equilátero.

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a) $x = 4$ e $y = 9$ · b) $x = 4$ e $y = 3$

89

Se o perímetro de um triângulo equilátero é de 75 cm, quanto mede cada lado?

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25 cm

90

Se o perímetro de um triângulo isósceles é de 100 m e a base mede 40 m, quanto mede cada um dos outros lados?

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30 m e 30 m

91

Determine o perímetro do triângulo $ABC$ nos casos:

a) triângulo equilátero com $AB = x + 2y$, $AC = 2x - y$ e $BC = x + y + 3$; b) triângulo isósceles de base $\overline{BC}$ com $AB = 2x + 3$, $AC = 3x - 3$ e $BC = x + 3$.

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a) 45 · b) 39

92

Num triângulo isósceles, o semiperímetro vale 7,5 m. Calcule os lados desse triângulo, sabendo que a soma dos lados congruentes é o quádruplo da base.

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3 m, 6 m e 6 m

93

Os pares de triângulos de cada item são congruentes. Indique o caso de congruência. (Tracinhos iguais indicam lados congruentes; arcos iguais, ângulos congruentes.)

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a) LAL · b) LLL · c) LAAₒ · d) LAAₒ · e) LAAₒ · f) LAL, ALA ou LAAₒ · g) caso especial

94

Considere os triângulos $T_1, T_2, \ldots, T_{12}$. Encontre os pares de triângulos congruentes e indique o caso de congruência. Jogue: clique em dois triângulos para formar um par.

Os 12 triângulos do exercício 94, redesenhados em escala. Encontre os 6 pares.
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$T_1 \equiv T_8$ (LAL) · $T_2 \equiv T_7$ (LAL) · $T_3 \equiv T_5$ (LAL) · $T_4 \equiv T_{11}$ (ALA) · $T_6 \equiv T_{10}$ (LLL) · $T_9 \equiv T_{12}$ (LAAₒ)

95

Nos casos a), b) e c), selecione os triângulos congruentes e indique o caso de congruência.

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a) I ≡ II (LAL) · b) I ≡ III (ALA) · c) I ≡ III (caso especial)

96

Indique nas figuras abaixo os triângulos congruentes, citando o caso de congruência. Em c), $\overline{AC} \equiv \overline{DF}$ e $\overline{AB} \equiv \overline{DE}$.

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a) $\triangle ABC \equiv \triangle ADC$ (LAL) · b) $\triangle ACB \equiv \triangle ECD$ (LAAₒ) · c) $\triangle CAB \equiv \triangle FDE$ (LAL) · d) $\triangle EBA \equiv \triangle ECD$ (LLL), ou $\triangle ECA \equiv \triangle EBD$ (LLL)

97

Por que ALL ou LLA não é caso de congruência entre triângulos?

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Porque existem triângulos que têm ALL (ou LLA) congruentes e não são congruentes. Veja o botão “LLA?” na figura dos casos de congruência: os triângulos $A^{\prime}B^{\prime}C^{\prime}$ e $A^{\prime}B^{\prime}C^{\prime\prime}$ têm $\hat{B}$ comum, $\overline{AB}$ comum e $\overline{AC} \equiv \overline{AC^{\prime\prime}}$, mas $\overline{BC} \neq \overline{BC^{\prime\prime}}$.

98

Na figura, o triângulo $ABC$ é congruente ao triângulo $DEC$. Determine $\alpha$ e $\beta$, sendo $\hat{A} = 3\alpha$, $\hat{B} = \beta + 48^{\circ}$, $\hat{E} = 5\beta$ e $\hat{D} = 2\alpha + 10^{\circ}$.

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$\alpha = 10^{\circ}$ e $\beta = 12^{\circ}$

99

Na figura, o triângulo $ABD$ é congruente ao triângulo $CBD$. Calcule $x$ e $y$ e os lados do triângulo $ACD$, sendo $AB = x$, $BC = 2y$, $CD = 3y + 8$ e $DA = 2x$.

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$x = 16$, $y = 8$ e $AD = CD = AC = 32$

100

Na figura, o triângulo $CBA$ é congruente ao triângulo $CDE$. Determine o valor de $x$ e $y$ e a razão entre os perímetros desses triângulos, sendo $AB = 35$, $AC = 2x - 6$, $CE = 22$ e $DE = 3y + 5$.

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$x = 14$, $y = 10$ e a razão entre os perímetros é 1.

101

Na figura, o triângulo $PCD$ é congruente ao triângulo $PBA$. Determine $x$ e $y$ e a razão entre os perímetros dos triângulos $PCA$ e $PBD$, sendo $AB = 15$, $CD = x + 5$, $AP = 2y + 17$ e $PD = 3y - 2$.

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$x = 10$, $y = 19$ e a razão entre os perímetros é 1.

102

Na figura, os triângulos $ABC$ e $CDA$ são congruentes. Calcule $x$ e $y$.

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$x = 60^{\circ}$ e $y = 9^{\circ}$

103

Na figura, sabendo que $C$ é ponto médio de $\overline{BE}$, prove que os triângulos $ABC$ e $DEC$ são congruentes.

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Use ALA: $\hat{B} \equiv \hat{E}$ (retos), $\overline{BC} \equiv \overline{CE}$ e $B\hat{C}A \equiv E\hat{C}D$ (o.p.v.).

104

Na figura, sabendo que $\alpha \equiv \beta$ e $\gamma \equiv \delta$, prove que os triângulos $ABC$ e $CDA$ são congruentes.

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Use ALA: $\alpha \equiv \beta$, $\overline{AC}$ comum e $\gamma \equiv \delta$.

105

Se $\alpha \equiv \beta$ e $\varphi \equiv \theta$, demonstre que o triângulo $ABC$ é congruente ao triângulo $ABD$.

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Use ALA: $\alpha \equiv \beta$, $\overline{AB}$ comum e $\varphi \equiv \theta$.

106

Na figura, sendo $\overline{BF} \equiv \overline{CD}$, $m(A\hat{B}C) = m(F\hat{D}E)$ e $m(B\hat{A}C) = m(D\hat{E}F)$, prove que $\overline{AC} \equiv \overline{EF}$.

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$\triangle CBA \equiv \triangle FDE$ (LAAₒ): $\overline{BC} \equiv \overline{DF}$ (pois $BF = CD$ e $FC$ é comum), $\hat{B} \equiv \hat{D}$ e $\hat{A} \equiv \hat{E}$.

107

Sendo $\overline{AB} \equiv \overline{AE}$, $m(B\hat{A}D) = m(C\hat{A}E)$, $m(A\hat{B}C) = 90^{\circ}$ e $m(A\hat{E}D) = 90^{\circ}$, prove que $\overline{BC} \equiv \overline{DE}$. (Na figura do livro, $C$ e $D$ estão do mesmo lado, com $\overline{AC}$ cortando $\overline{ED}$.)

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$\triangle BAC \equiv \triangle EAD$ (ALA): $B\hat{A}C \equiv E\hat{A}D$ (somando $C\hat{A}D$ aos ângulos congruentes $B\hat{A}D$ e $C\hat{A}E$… ou subtraindo), $\overline{AB} \equiv \overline{AE}$ e $\hat{B} \equiv \hat{E}$ (retos).

108

Demonstre que a mediana relativa à base de um triângulo isósceles é também bissetriz.

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Use LLL: com $M$ ponto médio da base, $\triangle ABM \equiv \triangle ACM$.

109

Prove que a bissetriz relativa à base de um triângulo isósceles é também mediana.

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Use LAL: com $S$ o pé da bissetriz, $\triangle ABS \equiv \triangle ACS$, logo $BS = SC$.

110

Prove que as medianas relativas aos lados congruentes de um triângulo isósceles são congruentes.

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Hipótese: $\overline{AB} \equiv \overline{AC}$; $\overline{BM}$ e $\overline{CN}$ são medianas. Tese: $\overline{BM} \equiv \overline{CN}$.

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Nos triângulos $BAM$ e $CAN$: $\overline{BA} \equiv \overline{CA}$, $\hat{A}$ é comum e $\overline{AM} \equiv \overline{AN}$ (metades de lados congruentes). Por LAL, $\triangle BAM \equiv \triangle CAN$, logo $\overline{BM} \equiv \overline{CN}$.

111

Prove que as bissetrizes relativas aos lados congruentes de um triângulo isósceles são congruentes.

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Use ALA nos triângulos formados pelas bissetrizes e pela base.

112

Prove que, se a bissetriz relativa a um lado de um triângulo é também mediana relativa a esse lado, então esse triângulo é isósceles.

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Prolongue a mediana: tome $P$ na semirreta $\overrightarrow{AM}$ com $\overline{MP} \equiv \overline{AM}$. Então $\triangle AMB \equiv \triangle PMC$ (LAL), logo $B\hat{A}M \equiv C\hat{P}M$ e $\overline{AB} \equiv \overline{PC}$. Como $\overline{AM}$ é bissetriz, $C\hat{P}M \equiv C\hat{A}M$, e o $\triangle ACP$ é isósceles: $\overline{AC} \equiv \overline{PC} \equiv \overline{AB}$.

113

Com segmentos de 8 cm, 5 cm e 18 cm pode-se construir um triângulo? Por quê? (Teste na figura da desigualdade triangular.)

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Não, pois a condição $|8 - 5| < 18 < 8 + 5$ é falsa.

114

Dois lados, $\overline{AB}$ e $\overline{BC}$, de um triângulo $ABC$ medem respectivamente 8 cm e 21 cm. Quanto poderá medir o terceiro lado, sabendo que é múltiplo de 6?

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18 cm ou 24 cm

115

Determine o intervalo de variação de $x$, sabendo que os lados de um triângulo são expressos por $x + 10$, $2x + 4$ e $20 - 2x$.

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$\dfrac{6}{5} < x < \dfrac{26}{3}$

116

Se dois lados de um triângulo isósceles medem 38 cm e 14 cm, qual poderá ser a medida do terceiro lado?

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38 cm (o triângulo 14, 14, 38 não existe).

117

O lado $\overline{AB}$ de um triângulo $ABC$ é expresso por um número inteiro. Determine o seu valor máximo, sabendo que os lados $\overline{AC}$ e $\overline{BC}$ medem respectivamente 27 cm e 16 cm e que $\hat{C} < \hat{A} < \hat{B}$.

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15 cm

118

Mostre que o triângulo retângulo tem dois ângulos agudos.

Ver a resolução do livro

Considere o ângulo externo $\gamma^{\prime}$ adjacente ao ângulo reto; como é suplementar de um reto, $\gamma^{\prime} = 90^{\circ}$. Sendo $\alpha$ e $\beta$ os ângulos internos não retos, pelo teorema do ângulo externo, $\gamma^{\prime} > \alpha$ e $\gamma^{\prime} > \beta$. Logo $\alpha < 90^{\circ}$ e $\beta < 90^{\circ}$: o triângulo tem dois ângulos agudos.

119

Mostre que a hipotenusa de um triângulo retângulo é maior que cada um dos catetos.

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Use o exercício anterior: o ângulo reto é o maior ângulo, e ao maior ângulo está oposto o maior lado.

120

Mostre que o triângulo obtusângulo tem dois ângulos agudos.

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Do mesmo modo que o exercício 118, usando o ângulo externo adjacente ao obtuso (que é agudo).

121

Mostre que o lado oposto ao ângulo obtuso de um triângulo obtusângulo é maior que cada um dos outros lados.

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Use o anterior: o ângulo obtuso é o maior ângulo.

122

Mostre que a hipotenusa de um triângulo retângulo é maior que a semissoma dos catetos.

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Hipotenusa > catetos: $a > b$ e $a > c$ $\Rightarrow$ $2a > b + c$ $\Rightarrow$ $a > \dfrac{b + c}{2}$.

123

Prove que qualquer lado de um triângulo é menor que o semiperímetro.

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Pela desigualdade triangular, $a < b + c$; somando $a$: $2a < a + b + c$, logo $a < \dfrac{a + b + c}{2}$.

124

Se $P$ é um ponto interno de um triângulo $ABC$, mostre que $B\hat{P}C$ é maior que $B\hat{A}C$.

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Prolongue $\overline{AP}$ até cortar $\overline{BC}$. Use duas vezes o teorema do ângulo externo: $B\hat{P}C$ é externo a um triângulo que contém um ângulo externo maior que $\hat{A}$.

125

Se $P$ é um ponto interno de um triângulo $ABC$, mostre que $PB + PC < AB + AC$.

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Prolongue $\overline{BP}$ até cortar $\overline{AC}$ num ponto $Q$. Sejam $x = PB$, $y = PC$, $t = PQ$, e $b^{\prime} = AQ$, $b^{\prime\prime} = QC$ (com $b^{\prime} + b^{\prime\prime} = b$). Pela desigualdade triangular nos triângulos $ABQ$ e $PQC$:

$$c + b^{\prime} > x + t \quad\text{e}\quad t + b^{\prime\prime} > y.$$

Somando: $c + b^{\prime} + b^{\prime\prime} + t > x + y + t$, ou seja, $c + b > x + y$: $PB + PC < AB + AC$.

126

Se $P$ é um ponto interno de um triângulo $ABC$ e $x = PA$, $y = PB$ e $z = PC$, mostre que $x + y + z$ está entre o semiperímetro e o perímetro do triângulo.

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Use o exercício anterior três vezes (somando, $2(x + y + z) < 2p$) e a desigualdade triangular nos triângulos $PAB$, $PBC$, $PCA$ (somando, $2(x + y + z) > a + b + c$).

127

Demonstre que o perímetro do triângulo $MNP$ é menor que o perímetro do triângulo $ABC$ da figura.

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Considere os triângulos $APN$, $BPM$ e $MNC$ e aplique a desigualdade triangular em cada um.

128

Se $m_a$ é a mediana relativa ao lado $a$ de um triângulo de lados $a$, $b$ e $c$, então $m_a < \dfrac{b + c}{2}$.

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Considere o $\triangle ACA^{\prime}$, em que $A^{\prime}$ é o simétrico de $A$ em relação ao ponto médio de $\overline{BC}$: $AA^{\prime} = 2m_a$, $CA^{\prime} = c$. Então $2m_a < b + c$ e $2m_a > |b - c|$.

129

Prove que a soma das medianas de um triângulo é menor que o perímetro e maior que o semiperímetro.

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Use o resultado anterior para as três medianas e some. Para a outra desigualdade, use a desigualdade triangular nos triângulos formados pelo baricentro.