Questão 42 ? Prova do Estado ? (OFA) 2.014 ? Professor de Educação Básica II
Matemática

Questão 42 ? Prova do Estado ? (OFA) 2.014 ? Professor de Educação Básica II


A figura representa um quadrado formado por cinco polígonos: um quadrado e quatro triângulos retângulos. Esses triângulos são congruentes, cujos catetos medem a(cateto maior) e b (cateto menor) e a hipotenusa mede c.


A área da região quadrada destacada na figura é igual a

(A) c2 ? (a + b)2
(B) c2 ? a2 ? b2
(C) (c ? a)2 + b2
(D) a2 ? 2ab + b2
(E) a2 ? b2

Solução: (D)

Aplicando o Método de Resolução de Problemas segundo Polya:

1° ? Compreensão do Problema

Inicialmente consideremos a parte indicada na Figura 1 como sendo um erro construtivo na imagem do enunciado.
 
Figura 1: Erro construtivo na imagem do enunciado.

Na Figura 2 indicamos os pontos por letras, devemos determinar uma expressão que representa a área do quadro EFGH.
 
Figura 2: Indicação dos pontos.

Podemos observar que temos quatro triângulos retângulos congruentes: ?AFB; ?BGC; ?CHD, e; ?DEA. Lados congruentes destes triângulos formam um quadrado ABCD.

Observe o triângulo retângulo ?AFB é retângulo em F (ou seja, o ângulo F mede 90º), então o lado AB é a hipotenusa do triângulo, cuja medida é c, o lado BF é o cateto menor, cuja medida é b e o lado AF é o cateto maior, cuja medida é a (vide Figura 3).

Figura 3: Indicação dos lados dos triângulos.

Conforme a Figura 4, considerando x o lado do quadrado destacado na figura, a área quadrada (AQ) é igual a x2, temos também que AF = AE + EF ? EF = AF ? AE e que AF = a e AE = b, então EF = a ? b, ou seja, x = a ? b.

Figura 4: Figura completa após analise.
 
2° ? Estabelecimento de um Plano

Utilizando os dados analisados do enunciado determinamos a área quadrada AQ.
                                             
3° ? Execução do Plano

AQ = x2

AQ = (a ? b)2

AQ = (a ? b)2 = a2 ? 2 · a · b + b2

AQ = a2 ? 2 · a · b + b2

4° ? Avaliação

A área AQpode ser obtida subtraindo as áreas dos quatro triângulos retângulos do quadrado ABCD (AABCD), sendo os quatro triângulos congruentes, temos então:

AQ = AABCD ? 4 · A?AFB

AQ = c2 ? 4 · [(a · b) / 2]

AQ = c2 ? 2 · a · b

Observe que aplicando o Teorema de Pitágoras nos triângulos retângulos da Figura 2, obtemos a relação:

c2 = a2 + b2

Então, substituindo c2 em AQ = c2 ? 2 · a · b

AQ = a2 + b2? 2 · a · b ? AQ = a2 ? 2 · a · b + b2

***

Quem gosta de estudar geometria (assim como eu) pode reconhecer a figura do enunciado, principalmente se já leu o livro ?The Pythagorean Proposition? de Elisha S. Loomis.

No seu livro Loomis reuniu diversas formas de provar o Teorema de Pitágoras. Na segunda edição do livro, de 1972, na página 49, temos a Figura 32 representando a 34º prova algébrica do teorema, proposta pelo Rev. J. G. Excell (em 1.928), R. A. Bell (em 1.931) e Dr. W. Leitzmann (em 1.930).

Na Figura 5, temos a imagem da prova realizada.

Figura 5: Prova do Teorema de Pitágoras No Livro de Elisha S. Loomis.
 
Consideremos BH = x, e HF = y, então AH = x + y. A sacada está na igualdade AC2 = 4 · A?ABH + HE2; onde AC2 é a área do quadrado ABCD; A?ABH é a área do triângulo ABH e HE2 é a área do quadrado EFGH.




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