Voltar a: 10.º Ano – Matemática A
Teste nº3
Circuncentro, incentro e baricentro
10.º ano – Matemática A – Tema 3 (Geometria sintética no plano)
Grau de dificuldade do teste: Médio
Distribuição dos 200 pontos por grau de dificuldade
Instruções (como no Exame Nacional): nos itens de escolha múltipla, selecione a única opção correta. Nos itens de resposta aberta, apresente todos os cálculos e justificações necessários. Quando, para um resultado, não é pedida a aproximação, apresente o valor exato. Cada item indica o grau de dificuldade e a cotação. As cotações estão na tabela no final do teste.
1Médio (12 pontos) Considere um segmento de reta com cm.
Quantos pontos do plano verificam, simultaneamente, e cm?
(A) Nenhum
(B) Um
(C) Dois
(D) Uma infinidade
Os pontos que verificam formam a mediatriz de ; os que verificam formam a circunferência de centro e raio cm.
A distância de à mediatriz é cm (atingida no ponto médio ); qualquer outro ponto da mediatriz verifica (hipotenusa do triângulo retângulo ).
Como , a circunferência não interseta a mediatriz: não existe nenhum ponto nessas condições.
Opção (A)
2Médio Três aldeias, , e , estão representadas na Figura 1 por pontos de um plano. Sabe-se que:
• km;
• é o ponto de tal que a reta é perpendicular a ;
• km e km.
2.1. Fácil (12 pontos) Determine as distâncias entre as aldeias e e entre as aldeias e , bem como a área do triângulo .
2.2. Médio (14 pontos) Pretende-se instalar uma antena de telecomunicações num ponto equidistante das três aldeias. Sabe-se que o triângulo é acutângulo.
Determine a distância da antena a cada uma das aldeias.
2.3. Médio (12 pontos) Pretende-se criar, no interior do território triangular , uma reserva natural circular com a maior área possível.
Indique, justificando, onde deve ficar o centro da reserva e determine o seu raio.
2.1.
No triângulo , retângulo em : km.
km. No triângulo , retângulo em : km.
Área do triângulo : km.
km, km e a área é km.
2.2.
é o circuncentro do triângulo ; como o triângulo é acutângulo, é interior ao triângulo. pertence à mediatriz de , que é perpendicular a no ponto médio , com km, logo km.
Seja . No triângulo , retângulo em : .
Seja a projeção ortogonal de sobre : e , logo .
De : .
, logo .
A antena fica a km de cada aldeia.
2.3.
O maior círculo contido no triângulo é o círculo limitado pela circunferência inscrita, tangente aos três lados.
O seu centro é o incentro , ponto de interseção das bissetrizes dos ângulos internos do triângulo (equidistante dos três lados).
O semiperímetro é km e a área é km.
.
O centro deve ficar no incentro do triângulo e o raio da reserva é km.
3Fácil (12 pontos) Considere um triângulo retângulo.
Qual das afirmações seguintes é verdadeira?
(A) O circuncentro do triângulo coincide com o vértice do ângulo reto.
(B) O circuncentro do triângulo pertence ao exterior do triângulo.
(C) O circuncentro do triângulo é o ponto médio da hipotenusa.
(D) O circuncentro do triângulo é o ponto médio da altura relativa à hipotenusa.
O ângulo reto está inscrito na circunferência circunscrita, logo compreende um arco de .
Portanto, a hipotenusa é um diâmetro da circunferência circunscrita e o centro dessa circunferência é o ponto médio da hipotenusa.
O vértice do ângulo reto é o ortocentro, e não o circuncentro (erro típico).
Opção (C)
4Médio (14 pontos) Considere um triângulo .
Mostre que as mediatrizes dos três lados do triângulo se intersetam num mesmo ponto e que é o centro de uma circunferência que passa pelos três vértices do triângulo.
As retas e não são paralelas (intersetam-se em e são distintas), logo as mediatrizes de e de , que lhes são perpendiculares, também não são paralelas; intersetam-se num ponto .
Como pertence à mediatriz de , tem-se .
Como pertence à mediatriz de , tem-se .
Logo, , ou seja, é equidistante de e de , pelo que pertence à mediatriz de .
As três mediatrizes passam em e, como , a circunferência de centro e raio passa pelos três vértices.
5Médio (12 pontos) Os ângulos internos de um triângulo têm amplitudes , e .
Qual das afirmações seguintes é verdadeira?
(A) O circuncentro, o incentro, o baricentro e o ortocentro pertencem ao interior do triângulo.
(B) O circuncentro e o ortocentro pertencem ao exterior do triângulo.
(C) Apenas o ortocentro pertence ao exterior do triângulo.
(D) O baricentro pertence ao exterior do triângulo.
O triângulo é obtusângulo (tem um ângulo de ).
O incentro e o baricentro são sempre interiores (as bissetrizes e as medianas estão contidas no triângulo).
O ângulo de é um ângulo inscrito na circunferência circunscrita que compreende um arco de ; assim, o maior lado deixa o vértice desse ângulo e o centro em semiplanos opostos, pelo que o circuncentro é exterior.
As alturas relativas aos lados do ângulo obtuso têm os pés nos prolongamentos desses lados, pelo que o ortocentro também é exterior.
Opção (B)
6Médio (14 pontos) Na Figura 2, está representado um triângulo , em que , e o seu incentro .
Mostre que .
A soma das amplitudes dos ângulos internos do triângulo é : .
O incentro pertence às bissetrizes dos ângulos e , logo e .
Assim, .
No triângulo : .
, como se queria mostrar. (Em geral, .)
7Médio (12 pontos) Considere um triângulo , o ponto médio do lado e o baricentro do triângulo. Sabe-se que, para um certo número real , e .
Qual é o valor de ?
(A)
(B)
(C)
(D)
O baricentro divide a mediana na razão a partir do vértice: .
.
Confirmação: e . O valor resulta de igualar a e de considerar (erros típicos).
Opção (C)
8Médio (14 pontos) Na Figura 3, está representado o triângulo , retângulo em , com cm e cm. Os pontos e são os pontos médios de e de , respetivamente, e é o baricentro do triângulo.
Determine e . Apresente os valores exatos.
cm. Como o triângulo é retângulo em , é o circuncentro, logo cm.
pertence à mediana e cm.
cm e o triângulo é retângulo em : cm.
pertence à mediana : cm.
cm e cm.
9Fácil (12 pontos) Sabe-se que o ortocentro de um triângulo coincide com o vértice .
Qual das afirmações seguintes é necessariamente verdadeira?
(A) O triângulo é retângulo em .
(B) O triângulo é obtusângulo em .
(C) O triângulo é equilátero.
(D) O circuncentro do triângulo coincide com .
A altura relativa a passa em e no ortocentro , logo a reta é perpendicular a .
Assim, e o triângulo é retângulo em .
O circuncentro nunca coincide com um vértice (é equidistante dos três vértices); num triângulo equilátero, o ortocentro é interior.
Opção (A)
10Médio Na Figura 4, está representado o triângulo isósceles , com cm e cm. O ponto é o ponto médio de e é o pé da altura relativa ao lado . Sejam , e , respetivamente, o circuncentro, o baricentro e o ortocentro do triângulo.
10.1. Difícil (12 pontos) Justifique que , e pertencem ao segmento de reta e determine e .
10.2. Médio (12 pontos) Mostre que , o que está de acordo com a propriedade da reta de Euler.
10.1.
Como , a reta é a mediatriz de , contém a mediana e a altura relativas a ; logo, contém , e . cm.
Seja ; e, no triângulo , . De : .
Os triângulos e são retângulos em e (no triângulo , retângulo em ); logo, são semelhantes (critério AA).
.
cm e cm.
10.2.
divide a mediana na razão a partir de , logo cm.
Tem-se , pelo que está entre e .
e .
, como se queria mostrar.
11Médio (12 pontos) Um triângulo está inscrito numa circunferência de raio cm.
Qual é o raio da circunferência dos nove pontos desse triângulo?
(A) cm
(B) cm
(C) cm
(D) cm
A circunferência dos nove pontos passa pelos pontos médios dos lados; o triângulo formado por esses pontos é semelhante ao triângulo dado, com razão .
Logo, o raio da circunferência dos nove pontos é metade do raio da circunferência circunscrita: cm.
Os valores e resultam de usar, por engano, a razão do baricentro.
Opção (B)
12Médio (12 pontos) Considere um triângulo e sejam e os pontos médios dos lados e , respetivamente.
Mostre que a reta é paralela à reta e que .
Tem-se e , e o ângulo é comum aos triângulos e .
Pelo critério LAL de semelhança, os triângulos e são semelhantes, com razão .
Assim, .
Além disso, ; como são ângulos correspondentes determinados pela secante nas retas e , estas retas são paralelas.
Logo, e .
13Médio (12 pontos) Duas estradas retilíneas, e , cruzam-se num ponto , formando um ângulo de . Pretende-se construir um posto de abastecimento , no interior desse ângulo, a km de cada uma das estradas. Na Figura 5, e são as projeções ortogonais de sobre e sobre , respetivamente.
Determine a distância do posto ao cruzamento e a distância de ao ponto da estrada mais próximo de . Apresente os valores exatos.
Como é equidistante das retas e e está no interior do ângulo, pertence à bissetriz desse ângulo, logo .
é a projeção ortogonal de sobre , logo o triângulo é retângulo em , com km e .
Seja o simétrico de em relação à reta . O triângulo tem e , logo é equilátero, e km. Assim, km.
Pelo Teorema de Pitágoras no triângulo : km.
O posto fica a km do cruzamento e km ( km).
Cotações
EM – escolha múltipla · RA – resposta aberta · ● Fácil · ● Médio · ● Difícil
Por tipo de item
Escolha múltipla: 6 itens – 72 pontos
Resposta aberta: 10 itens – 128 pontos
Por grau de dificuldade
Fácil 3 itens – 36 pontos
Médio 12 itens – 152 pontos
Difícil 1 itens – 12 pontos
Teste original elaborado no estilo do Exame Nacional de Matemática A (IAVE), de acordo com as Aprendizagens Essenciais de Matemática A do 10.º ano.




