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quinta-feira, 10 de dezembro de 2015

Um triângulo no octógono


Em um octógono regular, desenha-se um triângulo ligando dois vértices consecutivos ao ponto médio do lado oposto, como na figura acima. Qual é a razão entre a área do triângulo e a área do octógono?

(In a regular octagon, a triangle is drawn by connecting two consecutive vertices to the midpoint of the opposite side, as shown above. What is the ratio between the area of triangle and the area of the octagon?)

PCFilho
às

5 comentários:

  1. jrh15048210 de dezembro de 2015 às 11:07

    For the sake of simplicity, I will set 1 as the length of each of the octagon's sides.

    If we draw two vertical lines connecting the top two vertices with the bottom two, we divide the octagon into five regions: the blue triangle, two smaller triangles, and two trapezoids. Note that the three triangles make a rectangle and that the area of the blue triangle is half the area of the rectangle.

    Now we calculate the area of each trapezoid. For each trapezoid, the height is the leg of an isosceles right triangle whose hypotenuse is a side of the octagon. Since the octagon's sides have length 1, the height of the trapezoid is 1/√2. The short base of the trapezoid is one of the octagon's sides, so its length is 1. The long base of the trapezoid can be partitioned into three segments, one of which is the same length as the short base and the other two of which are the same length as the height of the trapezoid. Therefore, its length is 1+2(1/√2)=1+√2. Therefore, each trapezoid has an area of (1/2)(1/√2)(1+1+√2)=(2+√2)/(2√2)=(1+√2)/2 square units.

    Back to the rectangle. Its height is 1+√2 and its base is 1, so its area is 1+√2 square units. This is equal to twice the area of each trapezoid, so the rectangle's area is equal to half the area of the octagon. Since the area of the blue triangle is half the area of the rectangle, it must be one-fourth the area of the octagon.

    My answer: The area of the blue triangle is one-fourth the area of the octagon.

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  2. Gustavo Salles10 de dezembro de 2015 às 12:19

    A solução do Jake é interessante. Outra opção que me ocorre seria:

    (i) dividir o octógono regular em 8 triângulos isósceles.
    (ii) calcular a área de um triângulo isósceles pela apótema do triângulo, usando ceno e cosseno.
    (iii) calcular a área do triângulo azul tendo por base a área dos triângulos isósceles.

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  3. PC Filho10 de dezembro de 2015 às 19:22

    Well done, Jake!

    I have another solution: divide the octagon in 8 equal triangular pieces, like we do with a pizza. The area of each of these triangles is, obviously, 1/8 of the area of the octagon.

    The triangle of the problem has the same base as one of these 1/8-triangles (a side of the octagon), and twice the height. Therefore, this triangle has twice the area of a 1/8-triangle.

    Then, the area of the blue triangle is 1/4 of the area of the octagon. :)

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