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MATEMÁTICA PARA OFICIALATO INTRODUÇÃO À GEOMETRIA PLANA E ESTUDO DA RETA Prof. Wellington Nishio INTRODUÇÃO À GEOMETRIA PLANA A geometria Elementar, também chamada Geometria Euclidiana, fundamenta-se em três conceitos primitivos (entes matemáticos), ou seja, conceitos não definidos. As proposições primitivas(conceitos primitivos) são afirmações aceitas como verdadeiras sem demonstrações. As proposições primitivas são também chamadas de axiomas que na geometria recebem o nome de postulados. Com isso em mente, veremos os postulados de ponto, reta e plano. Esses postulados formarão a nossa base para o estudo da Geometria Plana. Notação de ponto, reta e plano Representações e notações: Ponto – letras maiúscula latinas: A, B, C,... Reta – letras minúscula latinas: a, b, c, ... Plano – letras gregas minúscula: β, θ, γ, ... Notações gráficas Existência - Numa reta, bem como fora dela, há infinitos pontos. - Num plano, bem como fora dele, há infinitos pontos e infinitas retas. - Por um ponto passam infinitas retas. - Se dois pontos distintos pertencem a um plano a reta que passa por esses pontos pertence ao plano. - Uma reta que tem um só ponto comum com o plano ela "fura" o plano. Uma reta que tem pelo menos dois pontos comuns ao plano está contida no plano. Observação A expressão “infinitos pontos” e “infinitas retas” tem o significado de “tantos pontos quanto quisermos” e “tantas retas quanto quisermos”. Posição de dois pontos e de ponto e reta: Dados dois pontos A e B, de duas uma: - ou A e B são coincidentes (é o mesmo ponto, um ponto só, com dois nomes: A e B) - ou A e B são distintos. Dados um ponto P e uma reta r, de duas uma: - ou o ponto P está na reta r (a reta r passa por P) – P r - ou o ponto P não está na reta r (a reta r não passa por P) – P r A figura abaixo indica uma reta r e os pontos A, B, P, R, S e M, sendo que: - A, B, e P estão em r ou a reta r passa por A, B, P, ou ainda A, B, P pertencem () à reta r. - R, S, M não estão em r ou r não passa por R, S e M, ou ainda R, S, M não pertencem () à reta r. Determinação da reta Dois pontos distintos determinam uma única (uma, e uma só) reta que passa por eles. Os pontos A e B distintos determinam a reta indicamos por Pontos colineares São pontos que pertencem a uma mesma reta. Posições relativas entre duas retas Paralelas: duas retas distintas no mesmo plano que não possuem pontos em comum. Coincidentes: se r e s são a mesma reta, dizemos que elas são coincidentes. Essas retas coincidentes possuem, no mínimo 2 pontos em comum. Pois, se MATEMÁTICA PARA OFICIALATO INTRODUÇÃO À GEOMETRIA PLANA E ESTUDO DA RETA Prof. Wellington Nishio tiverem 2 pontos em comum, todos os outros serão comuns também. Retas concorrentes: duas retas são concorrentes se, e somente se, eles têm um único ponto comum. Retas perpendiculares: são retas concorrentes que formam ângulos de 90º graus. Usamos a notação a ⊥ b para indicar que as retas a e b são perpendiculares. Determinação do plano Três pontos não colineares determinam um único plano que passa por eles. Os pontos A, B e C não colineares determinam um plano que indicamos por (A, B, C). O plano é único plano que passar por A, B e C. Plano sempre dará a ideia de infinito, ou seja, sem início e sem final. Observação: Outras formas de obtenção de um plano - Duas retas paralelas distintas. - Duas retas concorrentes. - Uma reta e um ponto fora da reta. Relação de Inclusão - Se uma reta tem dois pontos distintos num plano, então a reta está contida() nesse mesmo plano. Dados dois pontos distintos A e B de um plano, a reta r tem todos os pontos no plano. Observação: - Pontos coplanares são pontos que pertencem ao mesmo plano; - Retas coplanares são retas que estão contidas no mesmo plano; - Figura é qualquer conjunto de pontos. - Figura plana é uma figura que tem todos os seus pontos num mesmo plano - A Geometria Plana estuda as figuras planas. Posições relativas entre reta e plano Reta Contida no Plano: todos os pontos da reta pertencem ao plano. Reta Secante ao Plano: a reta o plano possuem apenas um ponto em comum. Reta paralela ao Plano: a reta e o plano não possuem ponto em comum. Posições relativas entre dois planos Planos Secantes: são planos distintos que se interceptam e possuem infinitos pontos em comum. Planos Paralelos: são planos que não se interceptam, portanto não possuem pontos em comum. Planos Coincidentes: são planos idênticos, ou seja, formado pela mesma reunião de pontos. Com isso, possuem infinitos pontos em comum. ESTUDO DA RETA NA GEOMETRIA PLANA Determinação da reta Dois pontos distintos determinam uma única (uma, e uma só) reta que passa por eles. Os pontos A e B distintos determinam a reta indicamos por MATEMÁTICA PARA OFICIALATO INTRODUÇÃO À GEOMETRIA PLANA E ESTUDO DA RETA Prof. Wellington Nishio Semirreta Uma semirreta pode ser compreendida como um “pedaço de reta” que tem um início(origem), mas não tem extremidade(é algo infinito). Semirreta 𝐴𝐵⃗⃗⃗⃗ ⃗ com origem no ponto A e passa pelo ponto B. Segmento de reta Segmento de reta dá a ideia de um “pedaço de reta” que tem início e final. Segmento de reta 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ de extremidades A e B (segmento de reta tem origem e tem extremidade). Segmentos consecutivos Dois segmentos de reta são consecutivos se, e somente se, uma extremidade de um deles é também extremidade do outro (uma extremidade de um coincide com uma extremidade do outro). Segmentos colineares Dois segmentos de reta são colineares se, e somente se, estão numa mesma reta. Segmentos adjacentes Dois segmentos consecutivos e colineares são adjacentes se, e somente se, possuem em comum apenas uma extremidade (não tem pontos internos comuns). Congruência de segmentos A congruência (símbolo: ≡) de segmentos é uma noção primitiva que satisfaz os seguintes postulados: a) Reflexiva: Todo segmento é congruente a si mesmo. b) Simétrica: Se 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ ≡ 𝐶𝐷̅̅ ̅̅ , então 𝐶𝐷̅̅ ̅̅ ≡ 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ . c) Transitiva: Se 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ ≡ 𝐶𝐷̅̅ ̅̅ e 𝐶𝐷̅̅ ̅̅ ≡ 𝐸𝐹̅̅ ̅̅ , então 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ ≡ 𝐸𝐹̅̅ ̅̅ . Adição de segmentos Dados dois segmentos 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ e 𝐶𝐷̅̅ ̅̅ , tornando-se uma semirreta qualquer de origem R os segmentos adjacentes 𝑅𝑃̅̅ ̅̅ e 𝑃𝑇̅̅ ̅̅ tais que 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ ≡ 𝑅𝑃̅̅ ̅̅ e 𝐶𝐷̅̅ ̅̅ ≡ 𝑃𝑇̅̅ ̅̅ dizemos que o segmento 𝑅𝑇̅̅ ̅̅ é a soma de 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ com 𝐶𝐷̅̅ ̅̅ . Divisão Interna de Segmentos Um ponto divide um segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ internamente na razão k > 0, quando M pertence ao segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ e Ponto médio de um segmento Um ponto M é o ponto médio do segmento 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ se, e somente se, M está entre A e B e 𝐴𝑀̅̅̅̅̅ ≡ 𝑀𝐵̅̅ ̅̅̅. Divisão Externa de Segmentos Um ponto N divide um segmento AB externamente na razão 0 < k ≠ 1, quando N pertence à reta suporte do segmento AB, mas não ao próprio segmento, e Divisão Harmônica de Segmentos Os pontos M e N dividem um segmento AB harmonicamente na razão 0 < k ≠ 1, quando os pontos M e N dividem o segmento AB, respectivamente, internamente e externamente na mesma razão k, ou seja, MATEMÁTICA PARA OFICIALATO INTRODUÇÃO À GEOMETRIA PLANA E ESTUDO DA RETA Prof. Wellington Nishio EXERCÍCIOS 1. Classifique em verdadeiro (V) ou falso (F): a) Por um ponto passam infinitas retas. b) Por dois pontos distintos passa uma reta. c) Uma reta contém dois pontos distintos. d) Dois pontos distintos determinam uma reta e uma só reta. e) Por três pontos dados passa uma só reta. 2. Classifique em verdadeiro (V) ou falso (F): a) Três pontos distintos são sempre colineares. b) Três pontos não colineares são sempre coplanares. c) Quatro pontos todos distintos determinam duas retas. d) Por quatro pontostodos distintos pode passar uma só reta. e) Três pontos pertencentes a um plano são sempre colineares. 3. Classifique em verdadeiro (V) ou falso (F): a) Quaisquer que sejam os pontos A e B, se A é distinto de B, então existe uma reta a tal que A a e B a . b) Quaisquer que sejam os pontos P e Q e as retas r e s, se P é distinto de Q, e P e Q pertencem às retas r e s, então r = s. c) Qualquer que seja uma reta r, existem dois pontos A e B tais que A é distinto de B, com A r e B r. d) Se A = B, existe uma reta r tal que A,B r. 4. Usando quatro pontos todos distintos, sendo três deles colineares, quantas retas podemos construir? 5. Classifique em verdadeiro (V) ou falso (F): a) Duas retas distintas que têm um ponto comum são concorrentes. b) Duas retas concorrentes têm um ponto comum c) Se duas retas distintas têm um ponto comum, então elas possuem um único ponto comum. 6. Considere a sentença: “Num plano, se duas retas são ... , então toda reta ... a uma delas é ... à outra. A alternativa que preenche corretamente as lacunas é: a) paralelas – perpendiculares – paralela b) perpendiculares – paralela – paralela c) perpendiculares – perpendicular – perpendicular d) paralelas – paralela – perpendicular e) perpendicular – paralela - perpendicular 7. Coloque (F) falso ou (V) verdadeiro nas afirmativas abaixo, em relação à figura acima, assinalando a seguir a alternativa correta. ( ) ( ) ( ) ( ) ( )B r; A ; r; C S; r a) (V) (V) (V) (F) (F) b) (V) (F) (V) (V) (F) c) (F) (V) (F) (V) (V) d) (V) (F) (F) (V) (V) e) (F) (F) (F) (V) (V) 8. Se o segmento AB mede 17 cm, determine o valor de x nos casos: 9. Determine x, sendo M ponto médio de ____ AB : 10. Determine PQ, sendo AB = 31: 11. Determine AB, sendo M ponto médio de ____ AB : 12. Quantas semi-retas há numa reta, com origem nos quatro pontos A, B, C e D da reta? 13. Três pontos distintos de uma reta, quantos segmentos distintos podem determinar? MATEMÁTICA PARA OFICIALATO INTRODUÇÃO À GEOMETRIA PLANA E ESTUDO DA RETA Prof. Wellington Nishio 14. P, Q e R são três pontos distintos de uma reta. Se ____ PQ é o triplo de ____ QR e PR = 32 cm, determine as medidas do segmentos ____ PQ e ____ QR ? 15. Os segmentos ____ AB e ____ BC , ____ BC e ____ CD são adjacentes, de tal maneira que ____ AB é o triplo de ____ BC , ____ BC é o dobro de ____ CD , e AD = 36 cm. Determine as medidas dos segmentos ____ AB , ____ BC e ____ CD . 16. Se A, B e C são pontos colineares, determine AC, sendo AB = 20 cm e BC = 12 cm. 17. ____ AB e ____ BC são dois segmentos adjacentes. Se ____ AB é o quíntuplo de ____ BC e AC = 42 cm, determine AB e BC. 18. Sendo ____ AB e ____ BC segmentos colineares consecutivos, ____ AB o quádruplo de ____ BC e AC = 45 cm, determine AB e BC. 19. Se AB = 30 e P divide internamente o segmento AB na razão 2/3, sendo o segmento AP < PB, calcule as medidas do segmento PA e PB: a) PA = 12 e PB = 18 b) PA = 18 e PB = 12 c) PA = 20 e PB = 10 d) PA = 15 e PB = 15 e) PA = 14 e PB = 16 20. Considere os pontos colineares A, B, O e C na ordem OABC. Se OA = 3 cm, OB = 5 cm e 4AB + AC – 2BC = 6cm, então a distância, em cm, entre os pontos O e C é igual a: a) 5 b) 6 c) 7 d) 8 e) 9 21. Determinar x de modo que, na figura a seguir, Q e S dividam harmonicamente PR̅̅̅̅ . a) 2 3 b) 4 c) 6 d) 8 22. Os pontos A, M, B e N de uma reta formam uma divisão harmônica de razão MA 7 3MB = . Se AB 40,= MN mede: a) 24 b) 38 c) 40 d) 42 23. Os pontos A, M, B e N de uma reta formam uma divisão harmônica. Se AB̅̅ ̅̅ = 7 e MN̅̅̅̅̅ = 24, a razão MA̅̅ ̅̅ ̅ MB̅̅ ̅̅ ̅ é igual a: a) 2 b) 3/2 c) 4/3 d) 5/3 24. Qual deve ser o valor de l, na figura, de modo que M e N dividam XY̅̅̅̅ harmonicamente? a) 4 b) 5 c) 6 d) 8 25. Os pontos A, M, B e N de uma reta formam uma divisão harmônica de razão MA̅̅ ̅̅ ̅ MB̅̅ ̅̅ ̅ = NA̅̅̅̅̅ NB̅̅̅̅̅ = k. Se J é o ponto médio de MN̅̅̅̅̅, a razão JA̅̅ ̅ JB̅̅ ̅ vale: a) k b) 2k c) k² d) k² − 1 GABARITO 1) a) V; b) V; c) V; d) V; e) F 2) a) F; b) V; c) F; d) V; e) F 3) a) V; b) V; c) V; d) V 4) quatro retas 5) a) V; b) V; c) V 06) e 07) b 8) a) 10 cm; b) 4 cm; c) 7 cm; d) 14 cm 9) a) 7; b) 6 10) a) 11; b) 32 11) a) 42; b) 24 12) 8 13) 3 14) PQ = 24 cm e QR = 8 cm ou PQ = 48 cm ou QR = 16 cm 15) AB = 24 cm; BC = 8 cm; CD = 4 cm 16) 8 cm ou 32 cm 17) AB = 35 cm e BC = 7 cm 18) 36 cm e 9 cm ou 60 cm e 15 cm A) 19, 24 B) 21 C) 23, 25 D) 22 E) 20