Calculadora de triângulos: LLL, LAL, ALA, AAL e LLA

Resolva triângulos com lados e ângulos conhecidos. Veja cada etapa, compare soluções LLA e aprenda quando usar as leis dos senos ou dos cossenos.

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Quando um único conjunto de dados divide a realidade 🖖

Três medidas nem sempre correspondem a três factos. No caso LLA, os mesmos valores descrevem dois triângulos diferentes, pois o seno não permite distinguir um ângulo do seu suplemento: sin(θ) = sin(180° − θ). Há um só conjunto de dados e dois triângulos, sem que os cálculos favoreçam qualquer deles.

Por que sempre é preciso um lado 🖖

Três valores conhecidos costumam determinar um triângulo, mas pelo menos um deve ser um lado. Três ângulos sozinhos (AAA) fixam a forma, mas não o tamanho: um triângulo minúsculo e outro gigante podem ter ângulos idênticos. A ferramenta usa duas regras: a lei dos cossenos quando você conhece os três lados (SSS) ou dois lados e o ângulo entre eles (SAS), e a lei dos senos nos demais casos.

Um círculo oculto define a razão 🖖

Na lei dos senos, a/sen(A) = b/sen(B) = c/sen(C) tem um valor que importa conhecer: é igual a 2R, o diâmetro da única circunferência que passa pelos três vértices (a circunferência circunscrita). Assim, cada triângulo traz consigo uma circunferência, e a lei dos senos mede, na verdade, o seu tamanho. Se o raio da circunferência circunscrita duplicar, todas as razões entre um lado e o seno do ângulo oposto também duplicam.

Teoria dos triângulos — Caso a caso

Qual caso de triângulo você tem?

Comece pelos valores marcados como conhecidos. O padrão deles—não a aparência do triângulo—determina o método. É preciso conhecer pelo menos um lado.

LLL - três lados c2 = a2 + b2 − 2ab cos C
LAL - dois lados e o ângulo incluído c2 = a2 + b2 − 2ab cos C
ALA/AAL - dois ângulos e um lado C = 180° − A − B; a / sin A = c / sin C
LLA - caso ambíguo sin B = b sin A / a; B′ = 180° − B
AAA — três ângulos não bastam A + B + C = 180° ⇒ ∞ △

01

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: LLL
LLL - três lados. LLL: três lados fixos determinam um triângulo quando a desigualdade triangular é satisfeita. Os três comprimentos de lado: a, b e c.
LLL: três lados fixos determinam um triângulo quando a desigualdade triangular é satisfeita.

02

LAL - dois lados e o ângulo incluído

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: LAL
LAL - dois lados e o ângulo incluído. LAL: os lados destacados e o ângulo incluído determinam um único triângulo. Dois lados e o ângulo incluído entre eles.
LAL: os lados destacados e o ângulo incluído determinam um único triângulo.

03

ALA/AAL - dois ângulos e um lado

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: ALA
ALA/AAL - dois ângulos e um lado. ALA/AAL: dois ângulos fixam a forma e um lado fixa a escala. Dois ângulos e qualquer lado (ALA ou AAL).
ALA/AAL: dois ângulos fixam a forma e um lado fixa a escala.

04

LLA - caso ambíguo

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 ambíguo
LLA - caso ambíguo. LLA: os mesmos dados podem se cruzar em dois pontos e formar dois triângulos. Dois lados e um ângulo não incluído, oposto a um deles.
LLA: os mesmos dados podem se cruzar em dois pontos e formar dois triângulos.

05

AAA — três ângulos não bastam

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/AAL
AAA — três ângulos não bastam. AAA: os mesmos ângulos descrevem triângulos semelhantes pequenos e grandes. Os três ângulos, mas nenhum comprimento de lado.
AAA: os mesmos ângulos descrevem triângulos semelhantes pequenos e grandes.

Problemas resolvidos na íntegra

  1. Resolução do triângulo 3-4-5 apenas a partir dos três lados 5 passos

    O 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.

    1. 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.

    2. 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.

    3. 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.

    4. 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.

    5. 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.

  2. Dois lados de 7 e 5 com um ângulo de 60° entre eles 5 passos

    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.

    1. 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.

    2. 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.

    3. 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.

    4. O último ângulo resulta da soma dos ângulos, que não pode ser ambígua.

    5. 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.

  3. O caso LLA de a = 7, b = 9, A = 40° 5 passos

    a = 7, b = 9, A = 40° — e o painel indica duas soluções enquanto apresenta um triângulo. Encontre o outro. Este é o caso LLA.

    1. 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.

    2. A lei dos senos dá o seno de B, e o arcosseno devolve o ramo agudo.

    3. 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.

    4. Complete o primeiro triângulo: o terceiro ângulo, depois o terceiro lado pela lei dos senos, e depois a área.

    5. 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

As regras do triângulo e de onde vêm

Conduz a Ângulos na circunferência

Referências (1)

Problemas de exemplo

  • LLL - Três lados e nenhum ângulo: só a lei dos cossenos permite começar. O triângulo 3-4-5 revela-se retângulo, e a razão está nos cálculos: 9 + 16 − 25 é zero, logo o cosseno desse ângulo é exatamente zero.
  • LAL - Dois lados e o ângulo compreendido entre eles. É preciso começar pela lei dos cossenos, porque a lei dos senos exige um lado e o respetivo ângulo oposto, que ainda não são conhecidos.
  • ALA - Dois ângulos determinam imediatamente o terceiro: 40° e 75° deixam 65°. A partir daí, basta uma proporção da lei dos senos, e o único lado conhecido fixa a escala de todo o triângulo.
  • LLA ambíguo - O caso em que três medidas não correspondem a três factos. Com os mesmos dados, o lado desconhecido pode medir 10,836 ou 2,953, pois o seno não permite distinguir 55,7° de 124,3°, e ambos os ângulos formam um triângulo.