Considera um triângulo [ABC]

Lugares geométricos: Matematicamente Falando 9 - Parte 1 Pág. 101 Ex. 4

Enunciado

Considera um triângulo [ABC].

  1. Constrói a mediana relativa ao lado [AB], designando o ponto médio de [AB] por D.
  2. Justifica que os triângulos [BCD] e [ACD] têm a mesma área.
  3. Constrói o baricentro do triângulo [ABC] e designa-o por G.
  4. Justifica que os seis triângulos de vértice comum G determinados pelas três medianas de [ABC] têm a mesma área.

Resolução

  1. Na figura ao lado, está construída a mediana relativa ao lado [AB].
  2. Considere-se a altura do triângulo [ABC] relativa ao lado [AB].
    Ora, \({A_{\left[ {ACD} \right]}} = \frac{{\overline {AD} \times {h_3}}}{2}\) e \({A_{\left[ {BCD} \right]}} = \frac{{\overline {BD} \times {h_3}}}{2}\).
    Como D é o ponto médio do lado [AB], então \(\overline {AD} = \overline {BD} = \frac{{\overline {AB} }}{2}\).
    Consequentemente, os triângulos [ACD] e [BCD] têm a mesma área, pois tem-se:
    \[{A_{\left[ {ACD} \right]}} = \frac{{\overline {AB} \times {h_3}}}{4} = {A_{\left[ {BCD} \right]}}\]
  3. Foram construídas as duas restantes medianas, bem como o baricentro do triângulo [ABC].
  4. Na figura ao lado, considerem-se os seis triângulos em que o triângulo [ABC] foi dividido pelas suas três medianas.
    Já vimos, na alínea b., que a mediana relativa ao lado [AB] divide o triângulo [ABC] em dois triângulos, [ACD] e [BCD], de igual área.
    O mesmo se passa com as duas outras medianas do triângulo [ABC], dividindo cada uma delas este triângulo em dois com igual área entre si.
    Sintetizando estas relações em termos das áreas dos seis triângulos representados na figura ao lado, temos:
    \[\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{A_1} + {A_5} + {A_6} = {A_2} + {A_3} + {A_4}}\\{{A_1} + {A_2} + {A_6} = {A_3} + {A_4} + {A_5}}\\{{A_1} + {A_2} + {A_3} = {A_4} + {A_5} + {A_6}}\end{array}} \right.\]
    Por outro lado, reparemos que os triângulos [ADG] e [BDG] têm igual área entre si, pois têm iguais bases ([AD] e [BD]) e iguais alturas (h’3). Igual relação existe entre cada par dos restantes quatro triângulos em que está decomposto o triângulo [ABC].
    Sintetizando também estas relações em termos das áreas dos seis triângulos representados na figura ao lado, temos:
    \[\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{A_1} = {A_2}}\\{{A_3} = {A_4}}\\{{A_5} = {A_6}}\end{array}} \right.\]
    Conjugando os dois sistemas de equações, vem:
    \[\begin{array}{*{20}{l}}{\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{A_1} + {A_5} + {A_6} = {A_2} + {A_3} + {A_4}}\\{{A_1} + {A_2} + {A_6} = {A_3} + {A_4} + {A_5}}\\{{A_1} + {A_2} + {A_3} = {A_4} + {A_5} + {A_6}}\\{{A_1} = {A_2}}\\{{A_3} = {A_4}}\\{{A_5} = {A_6}}\end{array}} \right.}& \Leftrightarrow &{\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{A_1} + {A_5} + {A_5} = {A_1} + {A_3} + {A_3}}\\{{A_1} + {A_1} + {A_5} = {A_3} + {A_3} + {A_5}}\\{{A_1} + {A_1} + {A_3} = {A_3} + {A_5} + {A_5}}\\{{A_1} = {A_2}}\\{{A_3} = {A_4}}\\{{A_5} = {A_6}}\end{array}} \right.}& \Leftrightarrow &{\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{A_5} = {A_3}}\\{{A_1} = {A_3}}\\{{A_1} = {A_5}}\\{{A_1} = {A_2}}\\{{A_3} = {A_4}}\\{{A_5} = {A_6}}\end{array}} \right.}& \Leftrightarrow \\{}& \Leftrightarrow &{{A_1} = {A_2} = {A_3} = {A_4} = {A_5} = {A_6}}&{}&{}&{}\end{array}\]
    Portanto, os seis triângulos de vértice comum G determinados pelas três medianas de [ABC] têm a mesma área.

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