GEOMETRIA PLANA · SEMELHANÇA E TEOREMA DE TALES

Mesma forma, outro tamanho: tudo cresce pelo mesmo fator.

Sombra de um prédio, maquete, foto ampliada, terreno dividido em lotes, docinho maior que o da receita. Por trás de todos está a mesma ideia: figuras semelhantes têm os lados proporcionais. Esta página ensina a achar o fator, a montar a proporção sem trocar os lados e a usar o fator nas áreas e nos volumes, com questões reais do ENEM, da UFRGS, do PAVE e do Tiradentes resolvidas.

1 · TRIÂNGULOS SEMELHANTES

Dois ângulos iguais bastam. Depois, é proporção.

Dois triângulos são semelhantes quando têm os mesmos ângulos. Então os lados correspondentes são proporcionais, e a razão entre eles é o fator de semelhança \(k\).

Como os ângulos somam 180°, dois ângulos iguais já garantem o terceiro. Esse é o critério que mais aparece (AA).

Exemplo das sombras. No mesmo instante, os raios de sol chegam com a mesma inclinação. Uma vara de 2 m faz sombra de 0,8 m, e um prédio faz sombra de 12 m. Os dois triângulos têm ângulo reto e o mesmo ângulo do sol:

\[\frac{h}{12}=\frac{2}{0{,}8}\ \Rightarrow\ h=12\cdot2{,}5=30\text{ m}\]
Sombra da vara e sombra do prédioUma vara de 2 metros com sombra de 0,8 metro e um prédio de altura h com sombra de 12 metros. Os raios de sol são paralelos, então os dois triângulos são semelhantes. 20,8 h12
Raios paralelos: os dois triângulos têm os mesmos ângulos.
Monte a proporção pela posição, não pela ordem do texto. Escreva "altura sobre sombra" nos dois triângulos, ou "pequeno sobre grande" nos dois. Misturar as posições inverte o fator.

Os outros dois critérios

  • LAL: dois lados proporcionais e o ângulo entre eles igual. Lados 3 e 4 com 50° entre eles, e lados 6 e 8 com os mesmos 50°: semelhantes, com \(k=2\).
  • LLL: os três lados proporcionais. Os triângulos 4, 6, 7 e 8, 12, 14 são semelhantes, porque \(\frac{8}{4}=\frac{12}{6}=\frac{14}{7}=2\).

Para conferir LLL, ordene os lados dos dois triângulos do menor para o maior e divida par a par. Se uma das razões for diferente, não há semelhança.

Para polígonos, são precisas as duas coisas

No triângulo, ângulos iguais já obrigam os lados a serem proporcionais. Em polígonos de 4 ou mais lados, não: é preciso ângulos iguais e lados proporcionais ao mesmo tempo. Um quadrado e um retângulo comprido têm os mesmos ângulos e não são semelhantes; um quadrado e um losango têm os lados iguais e também não são.

Quadriláteros que não são semelhantesÀ esquerda, um quadrado e um retângulo: todos os ângulos são retos, mas os lados não são proporcionais. À direita, um quadrado e um losango: os lados são todos iguais, mas os ângulos são diferentes. Nenhum dos dois pares é semelhante. ângulos iguais, lados fora de proporção lados proporcionais, ângulos diferentes nenhum par é semelhante
Fora do triângulo, ângulos iguais sozinhos (ou lados proporcionais sozinhos) não bastam.
Colégio Tiradentes 2025 · Questão 36 Fácil

A altura do muro pela sombra

Filomena quer pintar um muro lateral de sua casa. Para medir a altura do muro, ela usa uma vara de 1,6 metros fincada no chão e, ao mesmo tempo, mede a sombra da vara e do muro. A sombra da vara mede 0,5 metro e a sombra do muro mede 1,2 metros.

Com base nessas informações, qual é a altura do muro?

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No mesmo instante, os raios de sol chegam com a mesma inclinação. Então altura ÷ sombra é igual para a vara e para o muro.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: a altura do muro, usando a vara como referência de proporção.

  2. ESTRUTURAR

    • Vara: altura 1,6 m, sombra 0,5 m.

    • Muro: altura h, sombra 1,2 m.

    • \(\dfrac{h}{1{,}2} = \dfrac{1{,}6}{0{,}5}\)

  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Montar a proporção altura ÷ sombra e isolar h.

    A armadilha: montar a proporção de cabeça para baixo de um lado só, como \(\tfrac{h}{1{,}2} = \tfrac{0{,}5}{1{,}6}\). Isso daria um muro de menos de 40 cm, mais baixo que a vara, o que não faz sentido, já que a sombra do muro é maior.

  4. CALCULAR
    \[\frac{1{,}6}{0{,}5} = 3{,}2\]

    Cada objeto é 3,2 vezes a sua sombra.

    \[h = 3{,}2 \cdot 1{,}2 = 3{,}84 \text{ m}\]
  5. CONFERIR

    A sombra do muro é 2,4 vezes a da vara (1,2 ÷ 0,5), então o muro deve ser 2,4 vezes a vara: \(2{,}4 \cdot 1{,}6 = 3{,}84\) m ✓.

À esquerda, a vara de 1,6 m com sombra de 0,5 m; à direita, o muro de altura h com sombra de 1,2 m. Os raios de sol, tracejados em dourado, são paralelos. Ao lado: altura ÷ sombra é igual nos dois; 1,6 ÷ 0,5 = 3,2; h = 3,2 × 1,2 = 3,84 m.

Resposta: D

Leve para outras questões: "no mesmo instante" é o sinal de semelhança. Ache o fator (altura ÷ sombra ou sombra ÷ sombra) e aplique; não é preciso desenhar ângulo nenhum.

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Colégio Tiradentes 2022 · Questão 42 Média

A árvore perto da estação de luz

Um grupo de moradores de uma determinada comunidade precisa resolver uma situação-problema. Um pinheiro, com a base do tronco comprometida, tem que ser derrubado, pois no seu entorno tem algumas casas que podem ser atingidas caso esse venha a cair acidentalmente. Ainda, no seu entorno, há uma estação de luz que está a uma distância de 33 m da base desse pinheiro e parece ser essa direção a mais segura para efetuar a derrubada dessa árvore. Porém, não conseguindo precisar a altura desse pinheiro, o grupo ficou em dúvida se poderia derrubá-lo na direção da estação de luz, sem atingi-la. Para dirimir essa dúvida e ter a altura real do pinheiro, um morador propôs cravar uma estaca no solo, de tal maneira que a estaca ficasse paralela ao tronco do pinheiro e que projetasse uma sombra que pudesse ser comparada com a sombra do pinheiro. O grupo cravou a estaca no solo, conforme planejado, numa altura de 1 m acima do solo, projetando uma sombra de 80 cm, enquanto, no mesmo momento, o pinheiro projetou uma sombra de 22,40 m, conforme figura abaixo:

Pinheiro e estaca lado a lado sobre o solo. A estaca tem 1 m de altura e sombra de 0,80 m; o pinheiro projeta uma sombra de 22,40 m. Linhas tracejadas representam os raios de sol do topo de cada um até o fim da sombra.

Ainda, por precaução, para tentar eliminar possibilidades dessa árvore cair sobre a estação de luz, o grupo de moradores encarregado em derrubá-la resolveu adicionar uma margem de erro de 10% a mais no cálculo obtido na altura dessa árvore. O grupo de moradores derrubou o pinheiro e:

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No mesmo momento, o sol faz a mesma "inclinação" para a estaca e para o pinheiro. Quantas vezes a altura da estaca é maior que a sombra dela?

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: calcular a altura do pinheiro, comparar com 33 m e julgar as alternativas.

  2. ESTRUTURAR
    • Estaca: altura 1 m, sombra 0,80 m.
    • Pinheiro: altura h, sombra 22,40 m.
    • Estação de luz: a 33 m da base do pinheiro.
  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Usar a razão altura ÷ sombra da estaca para achar h. Depois testar cada alternativa.

    A armadilha: achar que a margem de 10% "salvou" a estação (alternativa C). A margem só aumenta o número calculado; a árvore real continua com a mesma altura.

  4. CALCULAR
    \[\frac{1}{0{,}8} = \frac{h}{22{,}4} \Rightarrow h = \frac{22{,}4}{0{,}8} = 28 \text{ m}\]

    Com a margem: \(28 \times 1{,}1 = 30{,}8\) m, que ainda é menor que 33 m.

    • A: falsa, 28 m < 33 m.

    • B: verdadeira, a árvore real (28 m) já não alcançaria a estação.

    • C: falsa, a margem não muda a altura real.

    • D: falsa, com 4 m a mais teria 32 m, ainda menor que 33 m.

    • E: falsa, \(28 \times 1{,}2 = 33{,}6\) m, não 33 m.

  5. CONFERIR

    Razão da estaca: \(1 \div 0{,}8 = 1{,}25\). Pinheiro: \(22{,}4 \times 1{,}25 = 28\). E \(28 \div 22{,}4 = 1{,}25\). ✓

Estaca de 1 m com sombra de 0,80 m e pinheiro com sombra de 22,40 m, com os raios de sol tracejados e paralelos. Um arco tracejado mostra o pinheiro caindo e tocando o chão a 28 m, antes da estação de luz, que está a 33 m. Abaixo: estaca 1 ÷ 0,8 = 1,25; pinheiro h = 1,25 × 22,4 = 28 m; com a margem 28 × 1,1 = 30,8 m, menor que 33 m.

Resposta: B

Leve para outras questões: problemas de sombra são semelhança de triângulos. Monte "altura ÷ sombra" do objeto conhecido e use a mesma razão no desconhecido, sempre na mesma unidade.

Nota editorial: na figura da transcrição da prova, a sombra da estaca aparece como "0,80 cm"; o enunciado informa 80 cm, ou seja, 0,80 m.

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2 · PARALELA A UM LADO

Uma reta paralela a um lado corta um triângulo menor, semelhante ao grande.

Triângulo cortado por uma paralelaTriângulo ABC com o segmento DE paralelo a BC. AD mede 4, DB mede 6 e DE mede 5. O triângulo ADE é semelhante ao triângulo ABC. ABC DE 46 5BC = ?
O triângulo ADE (dourado) é uma redução do triângulo ABC.

Se \(DE\parallel BC\), os ângulos em \(D\) e em \(B\) são iguais (correspondentes), e o ângulo \(A\) é comum. Pelo critério AA, \(\triangle ADE\sim\triangle ABC\).

Na figura, o lado inteiro é \(AB=4+6=10\):

\[\frac{DE}{BC}=\frac{AD}{AB}\ \Rightarrow\ \frac{5}{BC}=\frac{4}{10}\ \Rightarrow\ BC=12{,}5\]
Compare com o lado inteiro. \(\frac{DE}{BC}\) é igual a \(\frac{AD}{AB}\), e não a \(\frac{AD}{DB}\). O pedaço de baixo, sozinho, não é lado de nenhum dos dois triângulos.
Formato de ampulheta. Dois segmentos paralelos ligados por retas que se cruzam formam dois triângulos opostos pelo vértice. Eles também são semelhantes: os ângulos do cruzamento são iguais e os outros são alternos internos.

Semelhança dentro do triângulo retângulo

A altura relativa à hipotenusa divide o triângulo retângulo em dois triângulos menores, e os três são semelhantes entre si: todos têm um ângulo reto e compartilham os outros ângulos. Comparando os dois menores, a altura \(h\) e as projeções \(m\) e \(n\) dos catetos sobre a hipotenusa satisfazem

\[\frac{h}{m}=\frac{n}{h}\ \Rightarrow\ h^2=m\cdot n\]

Com projeções 4 e 9, a altura é \(\sqrt{36}=6\). É daí que saem todas as relações métricas da página de triângulo retângulo, inclusive o próprio Pitágoras.

Colégio Tiradentes 2015 · Questão 33 Média

Paralelas BC e DE

Na figura abaixo, as retas BC e DE são paralelas, e os segmentos de reta AD = 22 cm, AC = 9 cm e CE = 7,5 cm. O valor em milímetros do segmento AB é:

Duas retas partem do ponto A: uma desce para a esquerda passando por B e D, e a outra desce para a direita passando por C e E. As retas BC e DE são paralelas. Uma cota paralela a AD indica 22 cm; ao lado de AC está 9 cm e ao lado de CE está 7,5 cm.

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\(AE = AC + CE = 16{,}5\) cm. Como BC ∥ DE, \(\tfrac{AB}{AD} = \tfrac{AC}{AE}\).

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: AB pela proporção, e depois em milímetros.

  2. ESTRUTURAR

    O lado AE é inteiro: \(AE = AC + CE = 9 + 7{,}5 = 16{,}5\) cm. Como BC ∥ DE:

    \[\frac{AB}{22} = \frac{9}{16{,}5}\]
  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Resolver e converter cm para mm.

    A armadilha: usar \(\tfrac{AB}{22} = \tfrac{9}{7{,}5}\) (CE no lugar de AE), ou esquecer de converter e marcar 12 mm.

  4. CALCULAR
    \[AB = \frac{22 \cdot 9}{16{,}5} = \frac{198}{16{,}5} = 12 \text{ cm}\]
    \[12 \text{ cm} = 120 \text{ mm}\]
  5. CONFERIR

    \(BD = 22 - 12 = 10\) e \(\tfrac{12}{10} = \tfrac{9}{7{,}5} = 1{,}2\). ✓

A figura com o triângulo ADE sombreado, o triângulo menor ABC destacado e o segmento AB em dourado. Abaixo: AB ÷ AD = AC ÷ AE, então AB ÷ 22 = 9 ÷ 16,5; AB = 22 · 9 ÷ 16,5 = 12 cm = 120 mm.

Resposta: D

Leve para outras questões: na proporção de Tales, compare sempre "parte com parte" ou "parte com todo" dos dois lados.

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Colégio Tiradentes 2025 · Questão 37 Média

O perímetro com DE paralelo a AB

Na figura a seguir, DE // AB. Todas as medidas estão em centímetros.

Triângulo ABC com o vértice C no alto. O segmento DE é paralelo à base AB, com D no lado AC e E no lado BC. Medidas: CD = 5, DA = x, CE = 7, EB = x + 4, DE = y e AB = 9. Os ângulos em D e em A estão marcados com a mesma letra alfa.

O perímetro do triângulo ABC mede, em centímetros:

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DE paralelo a AB corta os lados AC e BC em partes proporcionais: CD está para DA assim como CE está para EB.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: o perímetro do triângulo grande ABC. Para isso, falta descobrir x.

  2. ESTRUTURAR

    • Lado CA: \(5 + x\). Lado CB: \(7 + (x + 4)\). Lado AB: 9.

    • Tales: \(\dfrac{CD}{DA} = \dfrac{CE}{EB} \;\Rightarrow\; \dfrac{5}{x} = \dfrac{7}{x + 4}\)

  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Achar x pela proporção de Tales, montar os três lados e somar.

    A armadilha: usar só os pedaços inferiores (x e x + 4) como se fossem os lados, ou somar o perímetro do triângulo pequeno CDE.

  4. CALCULAR
    \[5(x + 4) = 7x \;\Rightarrow\; 5x + 20 = 7x \;\Rightarrow\; x = 10\]
    \[CA = 5 + 10 = 15\]
    \[CB = 7 + 14 = 21\]
    \[AB = 9\]
    \[2p = 15 + 21 + 9 = 45 \text{ cm}\]
  5. CONFERIR

    As razões batem: \(\tfrac{5}{10} = \tfrac{7}{14} = \tfrac{1}{2}\) ✓. Então cada lado do triângulo CDE é um terço do lado correspondente do ABC (CD = 5 de CA = 15), e DE = y = 9 ÷ 3 = 3, um valor coerente com a figura. Atenção: são os lados que ficam com um terço; a área de CDE é \(\tfrac{1}{3} \cdot \tfrac{1}{3} = \tfrac{1}{9}\) da área de ABC.

Resposta: A

Leve para outras questões: com uma paralela dentro do triângulo, escreva a proporção dos pedaços, ache a incógnita e só então reconstrua os lados inteiros que a pergunta pede.

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Colégio Tiradentes 2021 · Questão 32 Média

Triângulos em ampulheta

Na figura a seguir, AB e DE estão sobre retas paralelas. Se AB = 2,4 m, AC = 3,6 m, BC = 2 m e CE = 5 m, pode-se afirmar que a distância DC + DE é:

Dois triângulos ligados pelo vértice C: o segmento AD cruza o segmento BE no ponto C. O triângulo ABC fica em cima, à esquerda, e o triângulo DEC, maior, fica embaixo, à direita. AB e DE são paralelos.

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Os triângulos ABC e DEC têm os mesmos ângulos. Compare os lados BC e CE para achar quantas vezes o triângulo de baixo é maior.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: usar a semelhança entre os triângulos ABC e DEC para achar DC e DE.

  2. ESTRUTURAR

    Lados correspondentes (opostos aos ângulos iguais):

    • BC corresponde a CE;
    • AB corresponde a DE;
    • AC corresponde a DC.
  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Calcular a razão de semelhança \(\tfrac{CE}{BC}\) e aplicar aos outros dois lados.

    A armadilha: trocar a correspondência dos lados, por exemplo comparar AB com CE.

  4. CALCULAR
    \[\text{razão} = \frac{CE}{BC} = \frac{5}{2} = 2{,}5\]
    \[DE = 2{,}4 \times 2{,}5 = 6 \text{ m}\]
    \[DC = 3{,}6 \times 2{,}5 = 9 \text{ m}\]
    \[DC + DE = 9 + 6 = 15 \text{ m}\]
  5. CONFERIR

    \(\tfrac{6}{2{,}4} = 2{,}5\) e \(\tfrac{9}{3{,}6} = 2{,}5\). Todos os lados com a mesma razão. ✓

Os triângulos ABC (azul) e DEC (dourado), ligados pelo vértice C, com os ângulos opostos pelo vértice marcados em C. Medidas: AB = 2,4; AC = 3,6; BC = 2; CE = 5; DC = 9 e DE = 6. Abaixo: razão CE ÷ BC = 2,5; DE = 2,4 × 2,5 = 6; DC = 3,6 × 2,5 = 9; DC + DE = 15 m.

Resposta: D

Leve para outras questões: a figura "ampulheta" (dois triângulos com um vértice comum e lados paralelos) sempre dá triângulos semelhantes. Ache a razão com um par de lados conhecidos e use nos outros.

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Colégio Tiradentes 2023 · Questão 44 Média

O trapézio dentro do triângulo

Observe a figura a seguir

Triângulo ABC retângulo em B, com A em cima, B embaixo à esquerda e C embaixo à direita. O ponto D está no lado AB e o ponto E está no lado AC; o segmento DE é horizontal, paralelo a BC.

Essa figura representa um triângulo de vértices ABC, retângulo em B, em que o segmento DE é paralelo ao lado BC. Algumas medidas são conhecidas:

  • AB = 24 cm
  • BC = 18 cm
  • BD = 8 cm

Com essas informações, é possível concluir que a área do trapézio DBCE é:

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Como DE é paralelo a BC, o triângulo ADE é uma miniatura do ABC. Use AD e AB para achar DE.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: a área da parte de baixo do triângulo, o trapézio DBCE.

  2. ESTRUTURAR

    • \(AD = 24 - 8 = 16\) cm.

    • Triângulos ADE e ABC semelhantes: \(\dfrac{DE}{BC} = \dfrac{AD}{AB}\).

    • O trapézio tem bases DE e BC e altura BD.

  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Achar DE pela semelhança e aplicar a fórmula do trapézio.

    A armadilha: usar BD no lugar de AD na proporção (achando DE = 6) ou calcular a área do triângulo ADE (96 cm²), que é a outra parte da figura.

  4. CALCULAR
    \[\frac{DE}{18} = \frac{16}{24} = \frac{2}{3}\]
    \[DE = \tfrac{2}{3} \cdot 18 = 12 \text{ cm}\]
    \[\text{área} = \frac{(18 + 12) \cdot 8}{2} = 120 \text{ cm}^2\]
  5. CONFERIR

    Por diferença: área de ABC \(= \tfrac{24 \cdot 18}{2} = 216\); área de ADE \(= \tfrac{16 \cdot 12}{2} = 96\); \(216 - 96 = 120\) cm² ✓.

Triângulo ABC retângulo em B com DE paralelo a BC. AD = 16 e DE = 12 em azul; BD = 8 e BC = 18. O trapézio DBCE está destacado em dourado. Abaixo: AD ÷ AB = 16 ÷ 24 = 2 ÷ 3; DE = 12 cm; área (18 + 12) × 8 ÷ 2 = 120 cm².

Resposta: E

Leve para outras questões: um segmento paralelo a um lado do triângulo cria um triângulo menor semelhante. A área da parte de baixo é a do triângulo grande menos a do pequeno.

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3 · TEOREMA DE TALES

Paralelas cortando duas retas dividem as duas na mesma proporção.

Um feixe de retas paralelas cortado por duas transversais determina segmentos proporcionais: a razão entre dois segmentos de uma transversal é a mesma razão entre os segmentos correspondentes da outra.

\[\frac{a}{b}=\frac{c}{d}\]

Exemplo. Se numa transversal os segmentos medem 3 e 5, e na outra o correspondente ao 3 mede 6, então \(\frac{3}{5}=\frac{6}{x}\) e \(x=10\).

Lotes e terrenos. Quando a frente total de vários lotes é dada, some as medidas conhecidas da outra transversal, ache o fator e multiplique cada uma por ele.
Feixe de paralelas e duas transversaisTrês retas paralelas horizontais cortadas por duas transversais. Na transversal da esquerda os segmentos são a e b; na da direita, c e d. ab cd rst
Com r, s e t paralelas: a/b = c/d.

Teorema da bissetriz interna

Uma consequência de Tales: a bissetriz de um ângulo do triângulo divide o lado oposto em partes proporcionais aos lados que formam esse ângulo.

\[\frac{BD}{DC}=\frac{AB}{AC}\]

Exemplo. Com \(AB=6\), \(AC=9\) e \(BC=10\), as partes estão na razão 6 : 9, ou 2 : 3. Dividindo 10 em 5 partes, \(BD=4\) e \(DC=6\).

Por que vale: trace por \(C\) uma paralela à bissetriz até encontrar o prolongamento de \(BA\). Aparece um triângulo isósceles de lados iguais a \(AC\), e Tales nas duas transversais dá a proporção.

Bissetriz dividindo o lado opostoTriângulo ABC com AB = 6, AC = 9 e BC = 10. A bissetriz do ângulo A, em dourado, corta BC no ponto D, com BD = 4 e DC = 6. Os dois ângulos alfa em A são iguais. A B C D α α 6 9 4 6
A bissetriz corta BC na mesma razão de AB para AC: 4 : 6 = 6 : 9.
Colégio Tiradentes 2016 · Questão 45 Média

Retas r, s e t paralelas

Se na figura as retas r, s e t são paralelas, os valores de x e de y são, respectivamente, iguais a:

Três retas horizontais paralelas r, s e t. À esquerda, uma reta vertical as corta: entre r e s o segmento mede 6 e entre s e t mede x + 2. À direita, duas retas se cruzam sobre a reta s, formando um X. Na reta que desce para a direita, o trecho entre r e s mede y e o trecho entre s e t mede 10. Na reta que sobe para a direita, o trecho entre r e s mede 8 e o trecho entre s e t mede 12.

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Pelo Teorema de Tales, a razão entre o trecho de cima e o de baixo é a mesma em todas as transversais.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: usar a razão \(\tfrac{8}{12}\), que está completa, nas outras duas transversais.

  2. ESTRUTURAR
    \[\frac{6}{x + 2} = \frac{8}{12} \qquad \frac{y}{10} = \frac{8}{12}\]
  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Resolver cada proporção.

    A armadilha: achar \(x + 2 = 9\) e marcar 9, esquecendo de tirar 2.

  4. CALCULAR
    \[8(x + 2) = 72 \;\Rightarrow\; x + 2 = 9 \;\Rightarrow\; x = 7\]
    \[12y = 80 \;\Rightarrow\; y = \frac{80}{12} = \frac{20}{3}\]
  5. CONFERIR

    \(\tfrac{6}{9} = \tfrac{2}{3}\), \(\tfrac{20/3}{10} = \tfrac{2}{3}\) e \(\tfrac{8}{12} = \tfrac{2}{3}\). ✓

A figura das retas paralelas r, s e t, com os segmentos entre r e s em azul (6, y e 8) e os segmentos entre s e t em dourado (x + 2, 10 e 12). Abaixo: 6 ÷ (x + 2) = 8 ÷ 12, então x + 2 = 9 e x = 7; y ÷ 10 = 8 ÷ 12, então y = 80 ÷ 12 = 20/3.

Resposta: C

Leve para outras questões: no Teorema de Tales, ache primeiro a razão que está completa na figura e use-a nas outras transversais.

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Colégio Tiradentes 2014 · Questão 47 Média

Feixe de paralelas e a fração

Na figura dada, as quatro retas r, s, t e u são paralelas entre si e as medidas dos segmentos correspondentes determinados nas transversais são proporcionais.

Quatro retas horizontais paralelas r, s, t e u, de cima para baixo. Duas transversais partem do mesmo ponto em r: a da esquerda tem segmentos 9, 6 e y entre as paralelas; a da direita tem 6, 4 e x. Uma reta vertical à direita tem segmentos z, 2 e 4.

Após encontrar os valores desconhecidos, o valor da fração

\[\frac{x}{\sqrt{y \cdot z}}\]

é dado por:

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Compare os dois primeiros pedaços de cada transversal: \(9 : 6\) e \(6 : 4\) dão a mesma razão.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: achar x, y e z e calcular a fração.

  2. ESTRUTURAR

    Na faixa de r a s e na faixa de s a t:

    \[\frac{9}{6} = \frac{6}{4} = \frac{z}{2} = \frac{3}{2} \;\Rightarrow\; z = 3\]

    As três transversais são cortadas na razão \(3 : 2 : 4\).

  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Usar a vertical (\(2\) e \(4\)) para achar x e y: a última faixa é o dobro da do meio.

    A armadilha: comparar pedaços de faixas que não se correspondem.

  4. CALCULAR
    \[y = 2 \cdot 6 = 12 \qquad x = 2 \cdot 4 = 8\]
    \[\frac{x}{\sqrt{y \cdot z}} = \frac{8}{\sqrt{36}} = \frac{8}{6} = \frac{4}{3}\]
  5. CONFERIR

    Esquerda \(9 : 6 : 12\), direita \(6 : 4 : 8\), vertical \(3 : 2 : 4\): tudo na razão \(3 : 2 : 4\). ✓

A figura das quatro paralelas com os valores encontrados em dourado: z = 3 na vertical, y = 12 na transversal da esquerda e x = 8 na transversal da direita. Abaixo: 9 : 6 = 6 : 4 = z : 2 = 3 : 2, então z = 3; 2 : 4 = 6 : y = 4 : x, então y = 12 e x = 8.

Resposta: E

Leve para outras questões: em Tales, ache a razão numa faixa onde tudo é conhecido e aplique nas outras.

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Colégio Tiradentes 2023 · Questão 40 Média

Um terreno dividido em três lotes

Eduardo decidiu dividir o terreno ABCD, na forma de trapézio, em três lotes, todos na forma de trapézio, conforme mostra a figura a seguir. Quais são as medidas de x, y e z, respectivamente, sabendo que x + y + z = 78 metros?

Trapézio ABCD com a base menor em cima, dividido em três faixas por dois segmentos paralelos às bases. No lado esquerdo, de cima para baixo, as partes medem 18 m, 22 m e 12 m. No lado direito, as partes correspondentes são x, y e z.

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As linhas que separam os lotes são paralelas. Então os pedaços do lado direito são proporcionais aos do lado esquerdo. Compare os totais dos dois lados.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: as medidas x, y e z, que correspondem a 18, 22 e 12 m do outro lado.

  2. ESTRUTURAR

    • Lado esquerdo inteiro: \(18 + 22 + 12 = 52\) m.

    • Lado direito inteiro: \(x + y + z = 78\) m.

    • Razão: \(78 \div 52 = 1{,}5\).

  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Multiplicar cada parte da esquerda por 1,5.

    A armadilha: escolher números que somam 78 mas não guardam a proporção, como 26, 27 e 25. Também somam 78, mas não são 1,5 vez 18, 22 e 12.

  4. CALCULAR
    \[x = 1{,}5 \cdot 18 = 27 \text{ m}\]
    \[y = 1{,}5 \cdot 22 = 33 \text{ m}\]
    \[z = 1{,}5 \cdot 12 = 18 \text{ m}\]
  5. CONFERIR

    \(27 + 33 + 18 = 78\) ✓. E as razões são iguais: \(\tfrac{27}{18} = \tfrac{33}{22} = \tfrac{18}{12} = 1{,}5\) ✓.

O trapézio dividido em três faixas por segmentos paralelos às bases. Lado esquerdo: 18 m, 22 m e 12 m; lado direito: x = 27 m, y = 33 m e z = 18 m. Abaixo: 18 + 22 + 12 = 52; 78 ÷ 52 = 1,5; x = 27, y = 33, z = 18.

Resposta: D

Leve para outras questões: em Tales, ache o fator que transforma um lado no outro (total ÷ total). Depois é só multiplicar cada pedaço por ele.

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4 · ÁREAS E VOLUMES

Comprimentos multiplicam por \(k\), áreas por \(k^2\), volumes por \(k^3\).

Se uma figura é ampliada pelo fator \(k\), todo comprimento fica \(k\) vezes maior. A área é um comprimento vezes outro, então fica \(k^2\) vezes maior. O volume tem três dimensões e fica \(k^3\) vezes maior.

\[\text{comprimento}\times k\qquad\text{área}\times k^2\qquad\text{volume}\times k^3\]

Exemplo. Uma maquete na escala 1 : 50 tem os comprimentos divididos por 50, as áreas divididas por \(50^2=2\,500\) e os volumes divididos por \(50^3=125\,000\).

Fez o caminho de volta? Se a questão dá a razão das áreas, o fator dos lados é a raiz quadrada dela. Se dá a razão dos volumes, é a raiz cúbica. Com áreas na razão 25, os lados estão na razão 5.

Exemplo. Dois triângulos semelhantes têm perímetros 12 cm e 36 cm. O fator é \(k=3\), então a área do maior é 9 vezes a do menor: se o menor tem 6 cm², o maior tem 54 cm². Perímetro segue \(k\), porque é soma de comprimentos.

Todo sólido semelhante segue a regra: cubos, esferas, cones cortados por um plano paralelo à base. Uma esfera com raio 5 vezes maior tem 125 vezes mais volume, e portanto 125 vezes mais massa do mesmo material.
ENEM 2020 · Questão 145 Média–difícil

A miniatura na caixa de vidro

Um clube deseja produzir miniaturas em escala do troféu que ganhou no último campeonato. O troféu está representado na Figura 1 e é composto por uma base em formato de um paralelepípedo reto-retângulo de madeira, sobre a qual estão fixadas três hastes verticais que sustentam uma esfera de 30 cm de diâmetro, que fica centralizada sobre a base de madeira. O troféu tem 100 cm de altura, incluída sua base.

Figura 1: o troféu, com base quadrada de 50 cm por 50 cm e três hastes verticais que sustentam uma esfera. Figura 2: a caixa de vidro em forma de paralelepípedo, com base de 8 cm por 10 cm e altura desconhecida, marcada com ponto de interrogação.

A miniatura desse troféu deverá ser instalada no interior de uma caixa de vidro, em formato de paralelepípedo reto-retângulo, cujas dimensões internas de sua base estão indicadas na Figura 2, de modo que a base do troféu seja colada na base da caixa e distante das paredes laterais da caixa de vidro em pelo menos 1 cm. Deve ainda haver uma distância de exatos 2 cm entre o topo da esfera e a tampa dessa caixa de vidro. Nessas condições deseja-se fazer a maior miniatura possível.

A medida da altura, em centímetro, dessa caixa de vidro deverá ser igual a

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Tire 1 cm de cada lado da base da caixa: sobram 6 cm por 8 cm. A base quadrada do troféu tem de caber aí.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: a escala da maior miniatura cuja base caiba com folga na caixa e, com ela, a altura da caixa.

  2. ESTRUTURAR

    • Espaço útil na base: \(8 - 2 = 6\) cm por \(10 - 2 = 8\) cm.

    • Base do troféu: quadrado de 50 cm.

    • Altura do troféu: 100 cm.

  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    A base quadrada é limitada pelo menor lado útil, 6 cm. Isso fixa a escala.

    A armadilha: esquecer a folga de 1 cm nas laterais e usar 8 cm, chegando a 18 (alternativa D), ou esquecer os 2 cm acima da esfera e responder 12 (alternativa A).

  4. CALCULAR
    \[\text{escala} = \frac{6}{50} = 0{,}12\]
    \[\text{altura da miniatura} = 0{,}12 \cdot 100 = 12 \text{ cm}\]
    \[\text{altura da caixa} = 12 + 2 = 14 \text{ cm}\]
  5. CONFERIR

    A base da miniatura mede 6 cm por 6 cm e cabe no espaço de 6 cm por 8 cm. Uma escala maior faria a base passar dos 6 cm.

Base da caixa vista de cima, de 10 cm por 8 cm. Tirando a folga de 1 cm de cada lado, sobra um espaço útil de 8 cm por 6 cm, tracejado em azul. Dentro dele cabe, no máximo, um quadrado de 6 cm por 6 cm, em dourado, que é a base da miniatura. Escala: 6 dividido por 50, igual a 0,12. Altura da miniatura: 0,12 vezes 100, igual a 12 cm. Altura da caixa: 12 mais 2, igual a 14 cm.

Resposta: B

Leve para outras questões: em problemas de caber, desconte as folgas primeiro e use a dimensão mais restritiva para fixar a escala.

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ENEM 2018 · Questão 151 Média

O tamanho da fonte

A Ecofont possui design baseado na velha fonte Vera Sans. Porém, ela tem um diferencial: pequenos buraquinhos circulares congruentes, e em todo o seu corpo, presentes em cada símbolo. Esses furos proporcionam um gasto de tinta menor na hora da impressão.

A palavra ecofont em quatro tamanhos e as letras E, C e O formadas por quadrados de lado x, cada um com um furo circular.

Disponível em: www.goo.gl. Acesso em: 2 dez. 2017 (adaptado).

Suponha que a palavra ECO esteja escrita nessa fonte, com tamanho 192, e que seja composta por letras formadas por quadrados de lados x com furos circulares de raio \(r = \frac{x}{3}\). Para que a área a ser pintada seja reduzida a \(\frac{1}{16}\) da área inicial, pretende-se reduzir o tamanho da fonte. Sabe-se que, ao alterar o tamanho da fonte, o tamanho da letra é alterado na mesma proporção.

Nessas condições, o tamanho adequado da fonte será

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Quando todas as medidas são multiplicadas por k, a área fica multiplicada por k ao quadrado. Que k dá k² = 1 sobre 16?

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: por quanto dividir o tamanho 192 para a área pintada ficar 16 vezes menor.

  2. ESTRUTURAR

    • Tamanho inicial: 192.

    • Área pintada final: \(\frac{1}{16}\) da inicial.

    • Tudo diminui na mesma proporção, inclusive os furos.

  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Achar a razão de comprimentos k com \(k^2 = \frac{1}{16}\) e aplicar em 192.

    A armadilha: dividir o tamanho por 16, chegando a 12 (alternativa E). O 16 vale para a área; o tamanho, que é comprimento, cai só 4 vezes.

  4. CALCULAR
    \[k^2 = \frac{1}{16} \;\Rightarrow\; k = \frac{1}{4}\]
    \[192 \cdot \frac{1}{4} = 48\]
  5. CONFERIR

    Com tamanho 48, o lado x fica 4 vezes menor e a área de cada quadrado, com o furo, \(4^2 = 16\) vezes menor. O raio \(\frac{x}{3}\) não muda a conta, porque diminui na mesma proporção.

Resposta: B

Leve para outras questões: área escala com o quadrado e volume com o cubo. Volte para o comprimento tirando a raiz.

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ENEM 2013 · Questão 156 Fácil–média

Placas maiores na mesma caixa

Uma fábrica de fórmicas produz placas quadradas de lados de medida igual a y centímetros. Essas placas são vendidas em caixas com N unidades e, na caixa, é especificada a área máxima S que pode ser coberta pelas N placas.

Devido a uma demanda do mercado por placas maiores, a fábrica triplicou a medida dos lados de suas placas e conseguiu reuni-las em uma nova caixa, de tal forma que a área coberta S não fosse alterada.

A quantidade X, de placas do novo modelo, em cada nova caixa será igual a:

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Se o lado triplica, a área de cada placa fica 3 vezes 3, ou seja, 9 vezes maior. Para cobrir a mesma área, bastam 9 vezes menos placas.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: quantas placas de lado 3y cobrem a mesma área que N placas de lado y.

  2. ESTRUTURAR
    • Antes: N placas de lado y.
    • Depois: placas de lado 3y.
    • Área S igual.
  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Igualar as áreas totais.

    A armadilha: achar que a área triplica junto com o lado e responder \(\tfrac{N}{3}\) (alternativa C).

  4. CALCULAR
    \[N \cdot y^2 = X \cdot (3y)^2 = 9X y^2\]
    \[X = \frac{N}{9}\]
  5. CONFERIR

    Exemplo: 90 placas de 1 cm² cobrem 90 cm²; placas de lado 3 cm têm 9 cm², e 10 delas cobrem 90 cm² ✓.

Resposta: A

Leve para outras questões: multiplicar o lado por k multiplica a área por k ao quadrado.

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UFRGS 2015 · Questão 43 Fácil–média

Hexágonos inscritos

Considere as áreas dos hexágonos regulares A e B inscritos, respectivamente, em círculos de raios 1 e 4.

A razão entre a área do hexágono A e a área do hexágono B é

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No hexágono regular inscrito, o lado é igual ao raio. Se os lados estão na razão \(\frac{1}{4}\), em que razão estão as áreas?

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: a razão de áreas de duas figuras semelhantes.

  2. ESTRUTURAR

    Razão entre os lados: \(\frac{1}{4}\).

  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Elevar a razão de semelhança ao quadrado.

    A armadilha: responder com a razão entre os raios, \(\frac{1}{4}\).

  4. CALCULAR
    \[\frac{A_A}{A_B} = \left(\frac{1}{4}\right)^2 = \frac{1}{16}\]
  5. CONFERIR

    Pela fórmula: \(A_A = \frac{3\sqrt{3}}{2}\) e \(A_B = \frac{3 \cdot 16\sqrt{3}}{2}\), razão \(\frac{1}{16}\) ✓.

    Por que as outras tentam: C (\(\frac{1}{4}\)) é a razão entre os lados, não entre as áreas.

Resposta: A

Leve para outras questões: em figuras semelhantes de razão \(k\), comprimentos ficam na razão \(k\), áreas \(k^2\) e volumes \(k^3\).

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ENEM 2014 · Questão 177 Média

O depósito com dois cubos

Um fazendeiro tem um depósito para armazenar leite formado por duas partes cúbicas que se comunicam, como indicado na figura. A aresta da parte cúbica de baixo tem medida igual ao dobro da medida da aresta da parte cúbica de cima. A torneira utilizada para encher o depósito tem vazão constante e levou 8 minutos para encher metade da parte de baixo.

Depósito formado por dois cubos que se comunicam: um cubo pequeno em cima de um cubo grande; o cubo de baixo está cheio até a metade.

Quantos minutos essa torneira levará para encher completamente o restante do depósito?

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Se a aresta dobra, o volume fica 8 vezes maior. Chame de 1 o volume do cubo de cima: o de baixo vale 8, e metade dele vale 4.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: o tempo para encher a outra metade do cubo de baixo mais o cubo de cima.

  2. ESTRUTURAR
    • Aresta de baixo = 2 × aresta de cima.
    • Metade do cubo de baixo: 8 minutos.
    • Vazão constante.
  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Medir os volumes em "cubos pequenos" e usar a proporção com o tempo.

    A armadilha: achar que aresta pela metade dá volume pela metade. Aí o cubo de cima levaria 16 minutos e o restante, \(8 + 16 = 24\) (alternativa E). O volume cai para um oitavo.

  4. CALCULAR

    Volume de cima: 1. Volume de baixo: 8. Metade de baixo: 4, em 8 minutos.

    \[\text{1 unidade} = 8 \div 4 = 2\ \text{minutos}\]
    \[\text{restante} = 4 + 1 = 5\ \text{unidades} \Rightarrow 5 \cdot 2 = 10\ \text{minutos}\]
  5. CONFERIR

    Total do depósito: 9 unidades, \(9 \cdot 2 = 18\) minutos; já se passaram 8, faltam \(18 - 8 = 10\) ✓.

Resposta: B

Leve para outras questões: em sólidos semelhantes, o volume muda pelo cubo da razão entre as arestas.

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ENEM 2022 · Questão 178 Média–difícil

Docinhos maiores

Uma cozinheira produz docinhos especiais por encomenda. Usando uma receita-base de massa, ela prepara uma porção, com a qual produz 50 docinhos maciços de formato esférico, com 2 cm de diâmetro. Um cliente encomenda 150 desses docinhos, mas pede que cada um tenha formato esférico com 4 cm de diâmetro. A cozinheira pretende preparar o número exato de porções da receita-base de massa necessário para produzir os docinhos dessa encomenda.

Quantas porções da receita-base de massa ela deve preparar para atender esse cliente?

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Dobrar o diâmetro de uma esfera multiplica o volume por 2³ = 8. Cada docinho grande gasta a massa de 8 pequenos.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: quantas porções de massa são necessárias para 150 docinhos com o dobro do diâmetro.

  2. ESTRUTURAR
    • Porção: 50 docinhos de 2 cm.
    • Encomenda: 150 docinhos de 4 cm (diâmetro dobrado).
  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Converter os docinhos grandes em "docinhos pequenos equivalentes" e dividir por 50.

    A armadilha: pensar que dobrar o diâmetro dobra a massa (6 porções, alternativa C) ou quadruplica (12, alternativa D). Ignorar o tamanho dá 3 porções (alternativa B).

  4. CALCULAR
    \[\left(\frac{4}{2}\right)^3 = 8\]
    \[150 \cdot 8 = 1\,200 \text{ docinhos pequenos equivalentes}\]
    \[\frac{1\,200}{50} = 24 \text{ porções}\]
  5. CONFERIR

    Sem a mudança de tamanho, seriam 3 porções; com volume 8 vezes maior, \(3 \cdot 8 = 24\).

Um docinho de 2 cm de diâmetro, vezes 8, é igual a um docinho de 4 cm: dobrando o diâmetro, o volume fica 2 ao cubo, 8 vezes maior. 150 docinhos grandes valem 1 200 pequenos; como uma porção rende 50 pequenos, são 24 porções.

Resposta: E

Leve para outras questões: ao multiplicar as medidas por k, o volume é multiplicado por k³ e a área por k². Massa acompanha o volume.

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UFRGS 2014 · Questão 45 Média–difícil

O cone cortado ao meio em volume

Um cone reto com raio da base medindo 10 cm e altura de 12 cm será seccionado por um plano paralelo à base, de forma que os sólidos resultantes da secção tenham o mesmo volume.

A altura do cone resultante da secção deve, em cm, ser

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O cone pequeno é semelhante ao grande e tem metade do volume. Volumes estão na razão do cubo das alturas.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: a altura \(h\) do cone pequeno com metade do volume.

  2. ESTRUTURAR
    \[\left(\frac{h}{12}\right)^3 = \frac{1}{2}\]
  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Tirar a raiz cúbica e racionalizar.

    A armadilha: cortar na metade da altura, como se o volume fosse proporcional à altura.

  4. CALCULAR
    \[h = \frac{12}{\sqrt[3]{2}} = \frac{12\sqrt[3]{4}}{\sqrt[3]{8}} = \frac{12\sqrt[3]{4}}{2} = 6\sqrt[3]{4}\]
  5. CONFERIR

    \(6\sqrt[3]{4} \approx 6 \cdot 1{,}587 \approx 9{,}5\) cm: o corte fica bem mais perto da base, como deve ser, porque a parte de baixo é larga ✓.

    Por que as outras tentam: A (6) é metade da altura; C (\(6\sqrt{2}\)) usa a raiz quadrada, como se fosse razão de áreas.

Resposta: E

Leve para outras questões: razão \(k\) nos comprimentos dá \(k^2\) nas áreas e \(k^3\) nos volumes. Metade do volume exige \(k = \frac{1}{\sqrt[3]{2}}\).

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5 · NÍVEL VESTIBULAR

Quando a figura não mostra os triângulos, desenhe você.

Em questões mais difíceis os triângulos semelhantes estão escondidos. Procure:

  • retas paralelas, que criam ângulos iguais;
  • ângulos retos repetidos, como em quadrados apoiados numa reta;
  • raios até pontos de tangência, que são perpendiculares à reta tangente;
  • alturas: a distância entre paralelas funciona como altura de triângulos semelhantes.
Alturas também seguem o fator. Em triângulos semelhantes, alturas, medianas e perímetros estão na mesma razão \(k\) dos lados. Só área (\(k^2\)) e volume (\(k^3\)) mudam de expoente.
Na prova dissertativa, escreva quais triângulos são semelhantes, na ordem dos vértices correspondentes (\(\triangle ADE\sim\triangle ABC\)), e o critério usado. Só então monte a proporção.

Também cai em: congruência, semelhança e transformações homotéticas na FUVEST (programa 2026); Tales e semelhança na UFPR (programa oficial); Tales, semelhança e relações métricas na UFSC (programa 2027), segundo os programas oficiais.

UFRGS 2022 · Questão 52 Média

Três quadrados sob uma reta

Na figura abaixo, há três quadrados de lados 9, 6 e x justapostos; os vértices A, B, C e D são colineares; os vértices A, E, F, G e H são colineares.

Três quadrados apoiados numa mesma reta horizontal, da esquerda para a direita, com lados 9, 6 e x. As bases vão de H a G, de G a F e de F a E. Uma reta inclinada desce da esquerda para a direita passando pelos vértices superiores direitos D, C e B dos quadrados e corta a horizontal no ponto A, à direita de E.

A soma das áreas dos três quadrados é

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D, C e B estão na mesma reta que passa por A. Então altura dividida pela distância até A é a mesma para os três pontos.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: descobrir \(x\) pela semelhança e somar \(81 + 36 + x^2\).

  2. ESTRUTURAR

    Os triângulos com vértice A e alturas GD = 9, FC = 6 e EB = \(x\) são semelhantes:

    \[\frac{9}{AG} = \frac{6}{AF} = \frac{x}{AE}\]

    com \(AG = AF + 6\) e \(AF = AE + x\).

  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Usar os dois primeiros quadrados para achar AF; depois o terceiro dá \(x\).

    A armadilha: supor que os lados formam uma progressão aritmética (9, 6, 3) e marcar \(81 + 36 + 9 = 126\), alternativa C. A reta impõe uma razão constante, não uma diferença constante.

  4. CALCULAR
    \[\frac{9}{AF + 6} = \frac{6}{AF} \Rightarrow 9\,AF = 6\,AF + 36 \Rightarrow AF = 12\]
    \[\frac{x}{12 - x} = \frac{6}{12} \Rightarrow 12x = 72 - 6x \Rightarrow x = 4\]
    \[81 + 36 + 16 = 133\]
  5. CONFERIR

    Os lados 9, 6 e 4 formam uma progressão geométrica de razão \(\frac23\), como deve acontecer com quadrados encaixados sob a mesma reta ✓. Inclinação: \(\frac{9}{18} = \frac{6}{12} = \frac{4}{8} = \frac12\) ✓.

    Por que as outras tentam: 126 vem da progressão aritmética 9, 6, 3. 76 é a soma dos perímetros, \(4 \cdot (9 + 6 + 4)\), e 38 é metade disso: quem confunde área com perímetro cai nelas.

Os três quadrados sob a reta que passa por A, com as distâncias até A. A inclinação é a mesma para os três: 9 dividido por 18, 6 dividido por 12 e 4 dividido por 8. Então x = 4 e a soma das áreas é 81 + 36 + 16 = 133.

Resposta: D

Leve para outras questões: quadrados encaixados entre duas retas que se cruzam têm lados em progressão geométrica. A razão é a mesma de um quadrado para o seguinte.

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UFRGS 2012 · Questão 40 Média

Discos entre duas semirretas

Observe os discos de raios 2 e 4, tangentes entre si e às semirretas s e t, representados na figura abaixo.

Duas semirretas s e t saindo do ponto P formam um ângulo. Dentro dele, dois discos tangentes entre si e às duas semirretas: um menor, de raio 2, mais perto de P, e um maior, de raio 4, de centro Q. Os raios até a reta t estão marcados com ângulo reto.

A distância entre os pontos P e Q é

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Os centros estão na bissetriz do ângulo. Os raios até a reta t formam dois triângulos retângulos semelhantes com vértice em P.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: montar a proporção entre os dois triângulos retângulos.

  2. ESTRUTURAR

    Seja O o centro do disco menor e \(PO = x\). Então \(PQ = x + 2 + 4 = x + 6\).

  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Semelhança: \(\dfrac{PO}{2} = \dfrac{PQ}{4}\).

    A armadilha: somar só os raios e os diâmetros a partir de P, sem usar a semelhança.

  4. CALCULAR
    \[\frac{x}{2} = \frac{x + 6}{4} \ \Rightarrow\ 4x = 2x + 12 \ \Rightarrow\ x = 6 \qquad PQ = 12\]
  5. CONFERIR

    A razão dos raios é \(4/2 = 2\), e \(PQ/PO = 12/6 = 2\) ✓. Além disso, o seno do meio ângulo é \(\tfrac26 = \tfrac{4}{12} = \tfrac13\) nos dois triângulos ✓.

    Por que as outras tentam: B (10) é \(PO + 4\), para quem soma ao PO só o raio do disco maior e esquece o raio 2 entre O e o ponto de contato.

Os dois discos tangentes às semirretas s e t, com centros O e Q no eixo que passa por P. Os raios 2 e 4 até a reta t formam triângulos retângulos semelhantes: PO/2 = PQ/4, com PQ = PO + 6, então PO = 6 e PQ = 12.

Resposta: D

Leve para outras questões: círculos inscritos no mesmo ângulo são figuras semelhantes com centro em P; distâncias a P são proporcionais aos raios.

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Colégio Tiradentes 2018 · Questão 36 Média

Triângulo entre três paralelas

Na figura a seguir estão representadas três retas paralelas e coplanares r, s e t, tais que a distância entre r e s é igual a 3 cm e a distância entre s e t é de 6 cm. Sabendo que o segmento DE mede 2 cm, podemos afirmar que a área do triângulo ABC é:

Três retas horizontais paralelas: r em cima, s no meio e t embaixo. O vértice A do triângulo está em r. Os lados AB e AC cortam s nos pontos D e E. Os vértices B e C estão em t.

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Os triângulos ADE e ABC são semelhantes. A altura de ADE é 3 e a de ABC é \(3 + 6 = 9\).

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: achar a base BC pela semelhança e calcular a área de ABC.

  2. ESTRUTURAR

    - Triângulo ADE: base 2, altura 3.

    - Triângulo ABC: base BC, altura 9.

    \[\frac{BC}{2} = \frac{9}{3}\]
  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    A altura triplicou, então a base também triplica.

    A armadilha: usar 6 como altura de ABC. A altura vai de A (em r) até t: \(3 + 6 = 9\).

  4. CALCULAR
    \[BC = 2 \cdot 3 = 6 \text{ cm}\]
    \[\text{Área} = \frac{6 \cdot 9}{2} = 27 \text{ cm}^2\]
  5. CONFERIR

    A razão de semelhança é 3, então a área de ABC é \(3^2 = 9\) vezes a de ADE: \(9 \cdot \tfrac{2 \cdot 3}{2} = 27\). ✓

As retas paralelas r, s e t com o triângulo ABC. O triângulo pequeno ADE, entre r e s, está destacado, com DE = 2. À direita, a distância de r a s é 3 e a de s a t é 6. Abaixo: BC = 2 · 3 = 6; altura de ABC 3 + 6 = 9; área = 6 · 9 ÷ 2 = 27.

Resposta: D

Leve para outras questões: se a razão de semelhança é k, os comprimentos multiplicam por k e as áreas por \(k^2\).

Nota editorial: na transcrição da prova aparece "seguimento"; aqui foi escrito "segmento".

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PAVE 2 2024 · Questão 20 Média–difícil

Água acumulada no fim da rua

Durante o ano de 2024, o estado do Rio Grande do Sul sofreu novamente com fortes chuvas que superaram recordes históricos quanto ao volume de água e muitas localidades em todo o estado tiveram níveis elevados de água da chuva. Suponha que uma determinada rua tem uma distância horizontal entre seu ponto mais alto e o mais baixo de 8 metros, e a diferença de altura entre esses dois pontos é de 6 metros. Durante um dia de chuva, caiu ao longo de toda a extensão da rua uma altura de água de 30 milímetros por metro, que, sem escoamento, acabou se acumulando na parte mais baixa, como representado na imagem abaixo:

Triângulo retângulo com cateto vertical de 6 m à esquerda e cateto horizontal de 8 m embaixo. A hipotenusa desce da esquerda para a direita, e há ondas de água desenhadas junto ao ponto mais baixo, à direita.

Fonte: Autoria própria.

Com base nisso, qual é a altura, em relação ao fim da rua, em que ficou o nível máximo de água após essa chuva?

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A rua é a hipotenusa: quanto ela mede? A água parada no fim da rua forma um triângulo pequeno, semelhante ao grande. Iguale a área desse triângulo à "área de chuva" que caiu sobre a rua.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: a altura \(h\) da água no ponto mais baixo, sabendo que toda a chuva que caiu sobre a rua ficou parada ali.

    Nota editorial: a prova diz que caíram "30 milímetros por metro" "ao longo de toda a extensão da rua". O gabarito oficial (A) conta esses 30 mm por metro da rua inclinada, que tem 10 m. Na meteorologia, porém, a chuva em milímetros é medida sobre uma área horizontal; por essa leitura, a chuva contaria sobre os 8 m de distância horizontal, e o resultado seria \(h = 0{,}6\) m, que não está nas alternativas. A resolução abaixo segue a leitura da banca: a "extensão da rua" é o comprimento da própria rua, 10 m.

  2. ESTRUTURAR

    • Rua (hipotenusa): \(\sqrt{6^2 + 8^2} = \sqrt{100} = 10\) m.

    • Chuva por metro de largura da rua: \(10 \cdot 0{,}03 = 0{,}3\) m² (é a área da seção da água).

    • A água forma um triângulo retângulo com altura \(h\) e base horizontal \(\frac{4h}{3}\), semelhante ao triângulo 6–8–10.

  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Igualar a área do triângulo de água à área de chuva e resolver para \(h\). Pensar por metro de largura da rua: a largura aparece dos dois lados e se cancela.

    A armadilha: misturar metros com milímetros. A conta \(10 \cdot 30 = 300\) dá a alternativa D, e usar 300 como área leva à C.

  4. CALCULAR
    \[\frac{1}{2} \cdot h \cdot \frac{4h}{3} = 0{,}3 \iff \frac{2h^2}{3} = 0{,}3 \iff h^2 = 0{,}45 = \frac{9}{20}\]
    \[h = \frac{3}{\sqrt{20}} = \frac{3}{2\sqrt{5}} \approx 0{,}67 \text{ m}\]
  5. CONFERIR

    Área com \(h \approx 0{,}6708\): \(\frac{2 \cdot 0{,}45}{3} = 0{,}3\) m² ✓. O nível fica a cerca de 67 cm do fim da rua, um valor razoável para uma chuva forte parada num ponto baixo.

    Pela leitura com os 8 m horizontais: \(8 \cdot 0{,}03 = 0{,}24\), \(\frac{2h^2}{3} = 0{,}24\), \(h^2 = 0{,}36\) e \(h = 0{,}6\) m. Como 0,6 não aparece nas alternativas, a banca usou os 10 m da rua.

    Por que as outras tentam: D (300) é \(10 \cdot 30\), metros vezes milímetros, sem a geometria. C (\(15\sqrt{2}\)) sai de usar 300 como se fosse a área: \(\frac{2h^2}{3} = 300\), \(h^2 = 450\). B (\(\frac{15}{\sqrt{2}}\)) é a metade da C. E (\(6\sqrt{2}\)) não sai de um erro direto dessa conta.

Triângulo da rua com catetos 6 m e 8 m e rua de 10 m. No fim da rua, a água forma um triângulo menor, semelhante, com altura h e base 4h/3. A chuva de 0,3 m² iguala a área da água: h = 3/(2√5) ≈ 0,67 m.

Resposta: A

Leve para outras questões: "água que se acumula" é conservação de volume: o volume que cai é igual ao volume que fica parado. Quando a forma da água é semelhante a um triângulo conhecido, escreva os lados dela em função de uma letra só.

Sobre a alternativa (F) I.R.: no PAVE, I.R. quer dizer "ignoro a resposta". Uma alternativa marcada errada desconta pontos; o I.R. não soma nem desconta. Marque I.R. quando não tiver como decidir entre as alternativas.

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UFRGS 2023 · Questão 52 Média–difícil

Círculos tangentes às semirretas

Na figura abaixo, há três círculos tangentes externamente, com centros colineares. As semirretas r e s têm origem no centro O do primeiro círculo e são tangentes aos outros dois círculos, como mostra a figura abaixo.

Três círculos tangentes externamente, alinhados da esquerda para a direita: um pequeno com centro O, outro pequeno do mesmo tamanho e um grande sombreado. Duas semirretas r e s saem de O e tangenciam os outros dois círculos.

Sabendo que os dois círculos menores possuem mesma área igual a 1, a área do círculo sombreado é

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Ligue O ao centro de cada círculo e trace o raio até o ponto de tangência. Os dois triângulos retângulos têm o mesmo ângulo em O.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: quantas vezes o raio do círculo grande é maior que o raio dos pequenos.

  2. ESTRUTURAR

    • Raio dos pequenos: \(r\). Raio do grande: \(R\).

    • Distância de O ao segundo centro: \(2r\).

    • Distância de O ao terceiro centro: \(r + r + r + R = 3r + R\).

  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Seno do ângulo em O nos dois triângulos retângulos.

    A armadilha: responder \(9\pi\), alternativa D. A área dos pequenos já vale 1 (o \(\pi\) já está dentro desse 1), então a área grande é 9 vezes 1.

  4. CALCULAR
    \[\operatorname{sen}\theta = \frac{r}{2r} = \frac{R}{3r + R} \Rightarrow 3r + R = 2R \Rightarrow R = 3r\]
    \[\text{Área} = 3^2 \cdot 1 = 9\]
  5. CONFERIR

    \(\operatorname{sen}\theta = \frac12\) dá \(\theta = 30^\circ\): as semirretas formam 60° entre si, como na figura ✓. Na figura o círculo grande tem cerca de 3 vezes o diâmetro do pequeno ✓.

Os três círculos alinhados a partir de O, com a tangente e os raios r e R até os pontos de tangência. As distâncias de O aos centros são 2r e 3r + R. Pela semelhança, r/2r = R/(3r + R), então R = 3r e a área é 9 vezes 1.

Resposta: A

Leve para outras questões: tangentes saindo de um ponto e círculos alinhados pedem semelhança. Raio sobre distância ao ponto é constante.

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6 · ARMADILHAS DE PROVA

Os seis erros que mais derrubam questão de semelhança.

  1. Dividir pelo pedaço em vez do lado inteiro no triângulo cortado por uma paralela. Veja na questão das paralelas BC e DE.
  2. Inverter a proporção e pôr o lado pequeno de um triângulo sobre o grande do outro. Veja na questão do muro.
  3. Esquecer o que vem depois do fator, como uma margem ou uma unidade pedida. Veja na questão da árvore.
  4. Usar o fator dos lados na área, sem elevar ao quadrado. Veja na questão da fonte.
  5. Usar \(k^2\) num volume, quando o certo é \(k^3\). Veja na questão dos docinhos.
  6. Achar que metade da altura dá metade do volume num cone cortado por um plano paralelo à base. Veja na UFRGS 2014.
7 · DESAFIO

Dois postes, dois cabos e uma haste no cruzamento.

Você não sabe a distância entre os postes, e não precisa saber. Ache os pares de triângulos semelhantes, escreva duas proporções e some. Clique numa alternativa para conferir. A resolução segue os 5 passos: interpretar, estruturar, escolher a estratégia, calcular e conferir.

ENEM 2013 · Questão 179 Média–difícil

A haste entre os postes

O dono de um sítio pretende colocar uma haste de sustentação para melhor firmar dois postes de comprimentos iguais a 6 m e 4 m. A figura representa a situação real na qual os postes são descritos pelos segmentos AC e BD e a haste é representada pelo segmento EF, todos perpendiculares ao solo, que é indicado pelo segmento de reta AB. Os segmentos AD e BC representam cabos de aço que serão instalados.

Postes AC, de 4 m, e BD, de 6 m, perpendiculares ao solo AB. Os cabos AD e BC se cruzam em E, e a haste EF é vertical, com F no solo.

Qual deve ser o valor do comprimento da haste EF?

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EF é paralela aos dois postes. Use a semelhança entre os triângulos que têm EF e AC, e entre os que têm EF e BD. Somando as duas razões, AB some da conta.

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  1. INTERPRETAR

    O que a questão quer de verdade: a altura do ponto onde os dois cabos se cruzam.

  2. ESTRUTURAR
    • AC = 4 m, BD = 6 m, ambos verticais.
    • Cabos AD e BC se cruzam em E.
    • EF vertical; chame EF = h.
  3. ESCOLHER ESTRATÉGIA

    Montar as duas semelhanças e somar.

    A armadilha: usar a média geométrica dos postes, \(\sqrt{4 \cdot 6} = 2\sqrt{6}\) (alternativa E). A altura do cruzamento é outra média: \(\tfrac{4 \cdot 6}{4 + 6}\).

  4. CALCULAR

    Triângulos BFE e BAC: \(\dfrac{h}{4} = \dfrac{FB}{AB}\).

    Triângulos AFE e ABD: \(\dfrac{h}{6} = \dfrac{AF}{AB}\).

    \[\frac{h}{4} + \frac{h}{6} = \frac{FB + AF}{AB} = 1\]
    \[\frac{5h}{12} = 1 \;\Rightarrow\; h = 2{,}4\ \text{m}\]
  5. CONFERIR

    Fórmula direta: \(\tfrac{4 \cdot 6}{4 + 6} = \tfrac{24}{10} = 2{,}4\); a altura não depende da distância entre os postes ✓.

Postes AC de 4 m e BD de 6 m, com os cabos AD e BC cruzando em E e a haste EF de altura h. Pelos triângulos semelhantes, h dividido por 4 mais h dividido por 6 é igual a 1, então h = 2,4 m.

Resposta: C

Leve para outras questões: cabos cruzados entre postes de alturas a e b se encontram na altura ab dividido por a + b.

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8 · TREINO RÁPIDO

Dez proporções para fixar, com resposta.

Escreva quais lados se correspondem antes de abrir a resposta. Se errar mais de duas, volte à seção correspondente.

  1. 1

    Um triângulo tem lados 3, 4 e 5. Um triângulo semelhante tem o menor lado igual a 9. Quais são os outros lados?

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    Fator \(k=3\): lados 12 e 15.

  2. 2

    Uma pessoa de 1,8 m faz sombra de 1,2 m. No mesmo instante, um poste faz sombra de 4 m. Qual a altura do poste?

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    \(\dfrac{h}{4}=\dfrac{1{,}8}{1{,}2}=1{,}5\), então \(h=6\) m.

  3. 3

    No triângulo ABC, DE é paralelo a BC, com AD = 3, DB = 9 e DE = 2. Quanto mede BC?

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    \(AB=12\), \(k=\dfrac{3}{12}=\dfrac14\). \(BC=2\cdot4=8\).

  4. 4

    Três paralelas cortam duas transversais. Numa delas os segmentos medem 4 e 6; na outra, o primeiro mede 10. Quanto mede o segundo?

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    \(\dfrac{4}{6}=\dfrac{10}{x}\Rightarrow x=15\).

  5. 5

    Dois terrenos vizinhos têm frentes para uma rua que somam 60 m. Nos fundos, paralelos à rua de frente, eles medem 20 m e 30 m. Quanto mede a frente de cada um?

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    Fator \(\dfrac{60}{50}=1{,}2\): frentes de 24 m e 36 m.

  6. 6

    Dois triângulos semelhantes têm lados na razão \(\frac{2}{3}\). Qual a razão entre as áreas?

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    \(\left(\dfrac{2}{3}\right)^2=\dfrac{4}{9}\).

  7. 7

    Duas fotos semelhantes têm áreas de 20 cm² e 180 cm². Qual a razão entre os lados?

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    \(\sqrt{\dfrac{180}{20}}=\sqrt9=3\).

  8. 8

    Uma estátua é reproduzida em miniatura na escala 1 : 10, no mesmo material. Quantas vezes a original é mais pesada?

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    \(10^3=1\,000\) vezes.

  9. 9

    Dois triângulos semelhantes têm perímetros 12 e 30. A altura do menor é 4. Quanto mede a altura do maior?

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    Fator \(\dfrac{30}{12}=2{,}5\): altura \(10\).

  10. 10

    Uma pizza de 30 cm de diâmetro custa o dobro de uma de 20 cm. Qual rende mais por real?

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    Áreas na razão \(1{,}5^2=2{,}25\). A grande tem 2,25 vezes a área por 2 vezes o preço: rende mais.

RESUMO PARA REVISAR

Semelhança e Tales em seis linhas.

  • Triângulos com dois ângulos iguais são semelhantes; os lados ficam proporcionais.
  • Sombras no mesmo instante formam triângulos semelhantes.
  • Paralela a um lado corta um triângulo menor semelhante: compare com o lado inteiro.
  • Tales: paralelas cortando transversais dão segmentos proporcionais.
  • Comprimentos, alturas e perímetros \(\times k\); áreas \(\times k^2\); volumes \(\times k^3\).
  • Da razão de áreas ou volumes para os lados: raiz quadrada ou cúbica.