PiR2
Gostaria de reagir a esta mensagem? Crie uma conta em poucos cliques ou inicie sessão para continuar.

Esfera inscrita no tetraedro

Ir para baixo

Esfera inscrita no tetraedro Empty Esfera inscrita no tetraedro

Mensagem por Christian M. Martins Qua 23 Set 2020, 15:49

Essa questão foi postada agora há pouco e logo em seguida deletada. Eu, entretanto, sem saber que havia sido excluída, a resolvi por completo. Assim, posto ela de novo aqui, para não passar em branco e servir de auxílio a algum futuro estudante que esteja em dúvida.

A Adidas, fornecedora oficial da FIFA, decidiu lançar uma bola comemorativa para a próxima copa do mundo. Deseja-se que a bola venha inscrita numa embalagem na forma de um tetraedro regular. Sabendo-se que o raio da bola mede 11 cm, o tamanho da aresta dessa embalagem tetraédrica será de:

A) [44√(3)]/3 cm.
B) [88√(6)]/3 cm.
C) 22√(6) cm.
D) [11√(3)]/3 cm.
E) 11√(6) cm.
Christian M. Martins
Christian M. Martins
Grupo
Velhos amigos do Fórum

Grupo Velhos amigos do Fórum

Mensagens : 3776
Data de inscrição : 15/09/2014
Idade : 27
Localização : Rio Grande do Sul

http://www.instagram.com/chriestianmm

Ir para o topo Ir para baixo

Esfera inscrita no tetraedro Empty Re: Esfera inscrita no tetraedro

Mensagem por Christian M. Martins Qua 23 Set 2020, 15:50

Primeiramente repare que o centro da esfera (bola) é alinhado com o eixo de simetria do tetraedro; logo, está contido na reta que representa a altura H do tetraedro. Agora, trace uma reta do centro O da esfera perpendicularmente a uma das faces triangulares do tetraedro - a qual chamaremos de ABC -, no ponto P. Repare que o ponto P se situa no centro de simetria de ABC. Sabendo disso e que no triângulo equilátero o incentro, o circuncentro, o baricentro e o ortocentro coincidem, fica claro que P divide a altura h de ABC em 2h/3 e h/3 (dada a propriedade do baricentro). Todas essas propriedades citadas são válidas para o tetraedro como um todo, sua altura H e sua relação com o baricentro do tetraedro (que agora, na verdade, divide a altura do tetraedro em 3H/4 e H/4). Repare, enfim, que OPA é um triângulo retângulo com catetos OP = r, PA = 2h/3 e hipotenusa AO = 3H/4. Logo:
AO² = OP² + PA² -> (3H/4)² = r² + (2h/3)² -> 9H²/16 = r² + 4h²/9 (I)

Descubramos, agora, a altura h de ABC em função do tamanho L da aresta do tetraedro. Projetando P sobre BC, se nota facilmente que ele se situa no ponto médio M desse segmento. Note agora o triângulo retângulo ABM, de catetos AM = h, MB = L/2 e hipotenusa BA = L. Aplicando teorema de Pitágoras:
L² = h² + (L/2)² -> h² = L² - L²/4 = 3L²/4 -> h = L√(3)/2 (II)

Descubramos, então, a altura H de ABC em função do tamanho L da aresta do tetraedro. Traçando uma reta do ponto O perpendicularmente à face do triângulo BCD se obtém o ponto Q. Note agora o triângulo AQM, de catetos AQ = H, QM = h/3 e hipotenusa MA = h. Substituindo os dados pelo obtido em (II) e aplicando Teorema de Pitágoras:
(L√(3)/2)² = H² + [L√(3)/(3*2)]² -> 3L²/4 = H² + 3L²/36 -> H² = (3L²/4) - L²/12 = 2L²/3 -> H = L√(2/3) = L√[(3*2)/(3*3)] = L√(6/9) = [L√(6)])/3 (III)

Aplicando (II) e (III) em (I):
9H²/16 = r² + 4h²/9 -> (9*6L²)/(16*9) = r² + (4*3L²)/(9*4) -> 54L²/144 = r² + 12L²/36 -> 3L²/8 = r² + L²/3
r² = L²*[(3/Cool - (1/3)] -> r² = L²/24
L² = 24r² -> L = r√(24) = 2r√(6)

Do enunciado:
r = 11 cm

Logo:
L = 2*11√(6) = 22√(6) cm

Alternativa C.
Christian M. Martins
Christian M. Martins
Grupo
Velhos amigos do Fórum

Grupo Velhos amigos do Fórum

Mensagens : 3776
Data de inscrição : 15/09/2014
Idade : 27
Localização : Rio Grande do Sul

http://www.instagram.com/chriestianmm

Ir para o topo Ir para baixo

Ir para o topo

- Tópicos semelhantes

 
Permissões neste sub-fórum
Não podes responder a tópicos