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LLL - três lados
O que você conhece: Os três comprimentos de lado: a, b e c.
Método: c2 = a2 + b2 − 2ab cos C
Exemplo resolvido: a = 3, b = 4, c = 5 produz um triângulo retângulo.
Abrir este caso: LLLLições Interativas de Matemática e Ciências
Teoria dos triângulos — Caso a caso
Comece pelos valores marcados como conhecidos. O padrão deles—não a aparência do triângulo—determina o método. É preciso conhecer pelo menos um lado.
01
O que você conhece: Os três comprimentos de lado: a, b e c.
Método: c2 = a2 + b2 − 2ab cos C
Exemplo resolvido: a = 3, b = 4, c = 5 produz um triângulo retângulo.
Abrir este caso: LLL02
O que você conhece: Dois lados e o ângulo incluído entre eles.
Método: c2 = a2 + b2 − 2ab cos C
Exemplo resolvido: a = 7, b = 5, C = 60° determina o lado oposto c.
Abrir este caso: LAL03
O que você conhece: Dois ângulos e qualquer lado (ALA ou AAL).
Método: C = 180° − A − B; a / sin A = c / sin C
Exemplo resolvido: A = 40°, B = 75°, c = 8 fornece primeiro C = 65°.
Abrir este caso: ALA04
O que você conhece: Dois lados e um ângulo não incluído, oposto a um deles.
Método: sin B = b sin A / a; B′ = 180° − B
Exemplo resolvido: a = 7, b = 9, A = 40° cria dois triângulos válidos.
Abrir este caso: LLA ambíguo05
O que você conhece: Os três ângulos, mas nenhum comprimento de lado.
Método: A + B + C = 180° ⇒ ∞ △
Exemplo resolvido: 30°, 60°, 90° descreve infinitos triângulos de tamanhos diferentes.
AAA precisa de um lado — abrir ALA/AALO triângulo 3-4-5 tem um ângulo reto e ninguém precisa que lhe digam em que vértice se encontra. Resolva-o apenas a partir dos três lados e, em seguida, encontre os dois círculos nele escondidos. Este é o caso LLL.
Com três lados e nenhum ângulo, o único ponto de partida é a lei dos cossenos, rearranjada de modo a dar o cosseno do ângulo oposto ao lado que se deixa no membro esquerdo.
Repita para o segundo ângulo. Nada aqui é ainda uma aproximação — 0,8 e 0,6 são exatos, e as casas decimais só surgem quando se calcula o arcosseno.
O terceiro ângulo obtém-se de graça, a partir da soma dos ângulos. Aplique-lhe a lei dos cossenos ainda assim e o numerador é 9 + 16 − 25 = 0, pelo que o cosseno é exatamente zero: este triângulo é retângulo porque 3² + 4² é por acaso igual a 5², e por nenhuma outra razão.
A fórmula de Heron necessita apenas do perímetro e dos três lados. Devolve 6, que é também ½ × 3 × 4 — as duas fórmulas têm de concordar, e aqui pode vê-las a fazê-lo.
Dois raios que o painel nunca menciona. Num triângulo retângulo, a hipotenusa é um diâmetro do círculo circunscrito, pelo que R = 2,5. O círculo inscrito tem r = (a + b − c)/2 = 1, e a área é igual a r × s, o que volta a dar 6.
Resposta
A ferramenta apresenta A = 36,8699°, B = 53,1301°, C = 90° e um perímetro de 12. O passo 3 é o que se deve reter: Pitágoras não é um teorema separado ao lado da lei dos cossenos; é a lei dos cossenos avaliada em 90°, onde o termo −2ab·cos C se anula. Tudo aquilo pelo qual o ângulo reto é famoso resulta desse único termo se anular, razão pela qual a lei dos cossenos funciona em qualquer triângulo e Pitágoras funciona apenas num tipo.
Dois lados de 7 e 5 com um ângulo de 60° entre eles. Encontre o terceiro lado e ambos os ângulos restantes — e obtenha o segundo ângulo a partir da lei dos cossenos em vez da lei dos senos, propositadamente. Este é o caso LAL.
O ângulo conhecido situa-se entre os dois lados conhecidos, que é precisamente a disposição para a qual a lei dos cossenos foi concebida: ela devolve o lado oposto a esse ângulo.
Aos 60°, o cosseno é exatamente ½, pelo que todo o termo −2ab·cos C se reduz a −ab e a expressão passa a a² + b² − ab. Essa é uma forma útil de reconhecer; 60° é o único ângulo em que ela surge.
Agora para o ângulo A. A lei dos senos funcionaria e é mais fácil de introduzir, mas o arcosseno devolve um ângulo no primeiro quadrante e o seu suplemento é igualmente válido — pelo que devolveria dois candidatos sem forma de escolher. A lei dos cossenos devolve um cosseno com sinal, e o cosseno é injetivo ao longo de todo o intervalo que um ângulo de um triângulo pode assumir.
O último ângulo resulta da soma dos ângulos, que não pode ser ambígua.
A área não necessita de nenhum dos ângulos que acabou de encontrar, nem do terceiro lado: dois lados e o ângulo entre eles já são suficientes.
Resposta
A ferramenta apresenta c = 6,245, A = 76,1021° e B = 43,8979°. O passo 3 explica por que razão o caso LAL é um caso seguro e o caso LLA não o é. A lei dos cossenos nunca pode ser ambígua, porque cos θ assume cada valor uma única vez entre 0° e 180°; a lei dos senos pode sê-lo sempre, porque sin θ assume cada valor duas vezes. Quando são dados dois lados e o ângulo compreendido entre eles, o triângulo já está determinado e a aritmética limita-se a lê-lo. O problema seguinte é o que acontece quando não está.
a = 7, b = 9, A = 40° — e o painel indica duas soluções enquanto apresenta um triângulo. Encontre o outro. Este é o caso LLA.
Trace uma perpendicular a partir do vértice oposto até à reta onde se situa o ângulo conhecido. O seu comprimento é h = b·sin A = 5,7851, e o lado a tem de alcançar essa reta: se for demasiado curto, não há triângulo; se for exatamente h, há um; se for mais longo do que h, há dois — até que a exceda b, altura em que o segundo se fecha. Aqui h < a < b, logo há dois.
A lei dos senos dá o seno de B, e o arcosseno devolve o ramo agudo.
O ramo obtuso tem o mesmo seno. Só sobrevive se ainda deixar espaço para um terceiro ângulo, e 40° + 124,2651° é inferior a 180°, pelo que sobrevive.
Complete o primeiro triângulo: o terceiro ângulo, depois o terceiro lado pela lei dos senos, e depois a área.
Complete o segundo da mesma forma. O mesmo a, o mesmo b, o mesmo A — e um triângulo com menos de um terço do tamanho.
Resposta
O painel indica LLA (2 soluções) e apresenta h = 5,7851, B = 55,7349°, c = 10,8356 e uma área de 31,3423 — o primeiro ramo. O segundo, com c = 2,9532 e área 8,5424, fica para si, e esse é o estado honesto do caso: os dados não determinam o triângulo, pelo que nenhuma calculadora lhe pode entregar a resposta. Qualquer grandeza medida desta forma — um rumo e duas distâncias, um alcance de radar com um ângulo fora do eixo — carrega a mesma bifurcação, e a saída nunca passa por mais aritmética. É mais uma medição, ou uma razão física pela qual uma das duas é impossível.
Percurso de aprendizagem