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Teste nº4
Ortocentro, semelhança e reta de Euler
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 duas retas, e , concorrentes num ponto .
Qual das opções seguintes designa o lugar geométrico dos pontos do plano equidistantes das retas e ?
(A) Uma única reta: a bissetriz de um dos ângulos formados por e
(B) A reunião de duas retas perpendiculares que se intersetam em
(C) Uma circunferência de centro
(D) O conjunto formado apenas pelo ponto
As retas e formam dois pares de ângulos verticalmente opostos; os pontos equidistantes de e de são os pontos das bissetrizes de todos esses ângulos.
As bissetrizes de dois ângulos adjacentes suplementares formam um ângulo de .
Logo, o lugar geométrico é a reunião de duas retas perpendiculares que passam em . A opção (A) esquece a bissetriz do outro par de ângulos.
Opção (B)
2Fácil (12 pontos) Um cão está preso a uma estaca por uma trela com m de comprimento. A estaca está a m de um muro retilíneo, representado na Figura 1 pela reta .
Determine o comprimento do troço do muro que o cão consegue alcançar.
Os pontos que o cão alcança são os do círculo de centro e raio m; o troço pedido é a corda que a reta determina na circunferência de centro e raio .
Seja a projeção ortogonal de sobre : m. Como , pertence à mediatriz de , que é a reta ; logo, é o ponto médio de .
No triângulo , retângulo em : m.
m.
O cão alcança um troço do muro com m de comprimento.
3Médio (16 pontos) Três árvores, , e , estão na margem de um lago circular (Figura 2). Sabe-se que m, que é o ponto médio de , que a reta é perpendicular a e que m.
Justifique que o centro do lago pertence à reta e determine o raio do lago.
O centro do lago é equidistante de e de , logo pertence à mediatriz de , que é a reta perpendicular a no seu ponto médio , ou seja, a reta .
Seja o raio. Como , o ângulo é agudo e está entre e , com e .
No triângulo , retângulo em : .
.
O raio do lago é m.
4Médio (12 pontos) A circunferência inscrita num triângulo tem raio cm e o triângulo tem cm de área.
Qual é o perímetro do triângulo?
(A) cm
(B) cm
(C) cm
(D) cm
A área de um triângulo é igual ao produto do raio da circunferência inscrita pelo semiperímetro: .
cm.
O perímetro é cm. O valor cm é o semiperímetro (erro típico).
Opção (B)
5Médio Na Figura 3, está representado o triângulo , retângulo em , e a altura relativa à hipotenusa. Sabe-se que cm e cm.
5.1. Médio (14 pontos) Mostre que os triângulos e são semelhantes e que .
5.2. Fácil (14 pontos) Determine , os valores exatos de e e a área do triângulo .
5.1.
Os triângulos e são retângulos em .
No triângulo : . No triângulo , retângulo em : . Logo, .
Pelo critério AA, os triângulos e são semelhantes, correspondendo , , .
Assim, .
Logo, , como se queria mostrar.
5.2.
, logo cm.
No triângulo : cm.
No triângulo : cm.
Área: cm (confirmação: ).
cm, cm, cm e a área é cm.
6Médio (12 pontos) Considere um triângulo escaleno de circuncentro , baricentro e ortocentro .
Qual das afirmações seguintes é verdadeira?
(A) é o ponto médio do segmento de reta .
(B) Se o triângulo for obtusângulo, os pontos , e não são colineares.
(C)
(D)
Em qualquer triângulo (não equilátero), , e são colineares (reta de Euler), com entre e e .
Então , ou seja, .
As opções (A) e (D) são equivalentes entre si e falsas; a (B) é falsa porque a colinearidade se verifica em todos os triângulos.
Opção (C)
7Médio (16 pontos) Na Figura 4, está representado um triângulo acutângulo , os pés e das alturas relativas aos lados e , respetivamente, e o ortocentro .
Mostre que os ângulos e são suplementares.
No quadrilátero , os ângulos em e em são retos, pois e .
A soma dos ângulos internos de um quadrilátero convexo é : .
Os pontos , , são colineares, tal como , , ; logo, os ângulos e são verticalmente opostos e, portanto, iguais.
Assim, .
: os ângulos são suplementares.
8Fácil (12 pontos) Os pontos , e pertencem a uma circunferência e é um diâmetro dessa circunferência. Sabe-se que .
Qual é a amplitude do ângulo ?
(A)
(B)
(C)
(D)
O ângulo está inscrito numa semicircunferência, logo .
No triângulo : .
O valor resultaria de confundir com o ângulo ao centro correspondente ao arco .
Opção (B)
9Médio (14 pontos) Na Figura 5, está representado um triângulo , o ponto médio de e o baricentro .
Mostre que os triângulos e têm a mesma área e, sabendo que a área do triângulo é cm e que os triângulos , e têm áreas iguais, determine a área do triângulo .
Os triângulos e têm bases iguais () e a mesma altura (a distância de à reta ), logo têm a mesma área.
Pelo mesmo motivo, como pertence a , os triângulos e têm a mesma área.
Subtraindo: .
Se as três áreas são iguais, cm; como e têm a mesma área, cm.
Os triângulos e têm a mesma área e a área de é cm.
10Difícil (12 pontos) Num triângulo escaleno, sejam o circuncentro, o baricentro, o ortocentro e o centro da circunferência dos nove pontos. Sabe-se que cm.
Qual é a distância entre e ?
(A) cm
(B) cm
(C) cm
(D) cm
é o ponto médio de , logo cm.
Pela reta de Euler, pertence a e cm; como , está entre e .
cm.
Opção (A)
11Médio Um vitral tem a forma de um triângulo isósceles , com dm e dm. No vitral, vão ser colocados um círculo de vidro colorido limitado pela circunferência inscrita no triângulo e uma moldura circular coincidente com a circunferência circunscrita ao triângulo (Figura 6).
11.1. Médio (12 pontos) Determine o valor exato do raio do círculo de vidro colorido.
11.2. Médio (14 pontos) Determine o raio da moldura circular. Apresente o resultado em decímetros, arredondado às centésimas.
11.1.
Seja o ponto médio de ; como o triângulo é isósceles, e dm.
Área dm; semiperímetro dm.
.
O raio do círculo de vidro colorido é dm.
11.2.
O circuncentro pertence à mediatriz de , que é a reta . Seja o raio; como , está entre e e .
No triângulo , retângulo em : .
.
.
O raio da moldura é, aproximadamente, dm.
12Difícil (16 pontos) Seja um triângulo acutângulo de ortocentro e sejam , e os pontos médios dos segmentos de reta , e , respetivamente (Figura 7).
Mostre que o triângulo é semelhante ao triângulo , com razão de semelhança , e conclua que o raio da circunferência circunscrita ao triângulo é metade do raio da circunferência circunscrita ao triângulo .
No triângulo , e são os pontos médios de e ; os triângulos e são semelhantes (critério LAL, razão , ângulo comum em ), logo .
Analogamente, nos triângulos e : e .
Os lados de são proporcionais aos de , com razão ; pelo critério LLL, os triângulos são semelhantes, com razão .
Em triângulos semelhantes, todos os comprimentos correspondentes (em particular, os raios das circunferências circunscritas) estão na razão de semelhança.
Logo, o raio da circunferência circunscrita a é metade do raio da circunferência circunscrita a . (Essa circunferência é a circunferência dos nove pontos de .)
13Médio (12 pontos) Os lados de um triângulo medem cm, cm e cm.
Qual das afirmações seguintes é verdadeira?
(A) O circuncentro do triângulo pertence ao interior do triângulo.
(B) O circuncentro do triângulo é o ponto médio do lado maior.
(C) O circuncentro do triângulo coincide com o baricentro.
(D) O circuncentro do triângulo pertence ao exterior do triângulo.
Compara-se o quadrado do maior lado com a soma dos quadrados dos outros dois: e .
Como , o ângulo oposto ao lado de cm é obtuso (se fosse reto, ter-se-ia a igualdade do Teorema de Pitágoras; se fosse agudo, ).
Num triângulo obtusângulo, o circuncentro pertence ao exterior do triângulo (o ponto médio do maior lado só seria o circuncentro num triângulo retângulo).
Opção (D)
Cotações
EM – escolha múltipla · RA – resposta aberta · ● Fácil · ● Médio · ● Difícil
Por tipo de item
Escolha múltipla: 6 itens – 72 pontos
Resposta aberta: 9 itens – 128 pontos
Por grau de dificuldade
Fácil 3 itens – 38 pontos
Médio 10 itens – 134 pontos
Difícil 2 itens – 28 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.






