Exercícios do capítulo 4 — Triângulos
Exercícios e resoluções
Exercício 80 — Classifique em verdadeiro (V) ou falso (F)
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Todo triângulo isósceles é equilátero.
Falso. Um isósceles pode ter a base diferente dos outros lados.
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Todo triângulo equilátero é isósceles.
Verdadeiro. Tem (pelo menos) dois lados congruentes.
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Um triângulo escaleno pode ser isósceles.
Falso. Escaleno não tem dois lados congruentes.
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Todo triângulo isósceles é triângulo acutângulo.
Falso. Há isósceles retângulos e obtusângulos.
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Todo triângulo retângulo é triângulo escaleno.
Falso. O retângulo isósceles (45°, 45°, 90°) é um contraexemplo.
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Existe triângulo retângulo e isósceles.
Verdadeiro. Catetos congruentes.
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Existe triângulo isósceles obtusângulo.
Verdadeiro. Ângulo do vértice obtuso, como 120°, 30°, 30°.
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Todo triângulo acutângulo ou é isósceles ou é equilátero.
Falso. Há acutângulos escalenos, como 50°, 60°, 70°.
Exercício 81 — Classifique em verdadeiro (V) ou falso (F)
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Todos os triângulos isósceles são congruentes.
Falso. Podem ter tamanhos e formas diferentes.
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Todos os triângulos equiláteros são congruentes.
Falso. Têm a mesma forma, mas não o mesmo tamanho.
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Todos os triângulos retângulos são congruentes.
Falso. Os catetos podem variar.
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Todos os triângulos retângulos isósceles são congruentes.
Falso. O tamanho dos catetos varia.
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Todos os triângulos acutângulos são congruentes.
Falso. Evidentemente não.
Se o $\triangle ABC$ é isósceles de base $\overline{BC}$, determine $x$, sendo $AB = 2x - 7$ e $AC = x + 5$.
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$x = 12$
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 $y = 6$
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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$BC = 18$ ($x = 7$)
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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$x = 20^{\circ}$
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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$x = 50^{\circ}$
Se o $\triangle ABC$ é isósceles de base $\overline{BC}$, determine $x$ e $y$.
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$x = 85^{\circ}$ e $y = 50^{\circ}$
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 $y = 3$
Se o perímetro de um triângulo equilátero é de 75 cm, quanto mede cada lado?
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25 cm
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
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
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
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
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.
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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)
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)
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)
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 $\overline{BC} \neq \overline{BC^{\prime\prime}}$.
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 $\beta = 12^{\circ}$
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 $AD = CD = AC = 32$
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.
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.
Na figura, os triângulos $ABC$ e $CDA$ são congruentes. Calcule $x$ e $y$.
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$x = 60^{\circ}$ e $y = 9^{\circ}$
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.).
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 $\gamma \equiv \delta$.
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 $\varphi \equiv \theta$.
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 $\hat{A} \equiv \hat{E}$.
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).
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, $\triangle ABM \equiv \triangle ACM$.
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 $BS = SC$.
Prove que as medianas relativas aos lados congruentes de um triângulo isósceles são congruentes.
Ver a resolução do livro
Hipótese: $\overline{AB} \equiv \overline{AC}$; $\overline{BM}$ e $\overline{CN}$ são medianas. Tese: $\overline{BM} \equiv \overline{CN}$.
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 $\overline{BM} \equiv \overline{CN}$.
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.
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: $\overline{AC} \equiv \overline{PC} \equiv \overline{AB}$.
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.
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
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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$\dfrac{6}{5} < x < \dfrac{26}{3}$
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).
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
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.
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.
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).
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.
Mostre que a hipotenusa de um triângulo retângulo é maior que a semissoma dos catetos.
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Hipotenusa > catetos: $a > b$ e $a > c$ $\Rightarrow$ $2a > b + c$ $\Rightarrow$ $a > \dfrac{b + c}{2}$.
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 $a < \dfrac{a + b + c}{2}$.
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 $\hat{A}$.
Se $P$ é um ponto interno de um triângulo $ABC$, mostre que $PB + PC < AB + AC$.
Ver a resolução do livro
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, $c + b > x + y$: $PB + PC < AB + AC$.
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, $2(x + y + z) > a + b + c$).
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.
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 $2m_a > |b - c|$.
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.