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Questão 142 Enem 2023 - dia 2 - Matemática e Ciências da natureza

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Questão 142

Teorema dos Cossenos

    Sejam ab e c as medidas dos lados de um triângulo retângulo, tendo a como medida da hipotenusa. Esses valores ab e c  são, respectivamente, os diâmetros dos círculos C1C2 e C3, como apresentados na figura.

    Observe que essa construção assegura, pelo teorema de Pitágoras, que área (C1) = área (C2) + área (C3).

    Um professor de matemática era conhecedor dessa construção e, confraternizando com dois amigos em uma pizzaria onde são vendidas pizzas somente em formato de círculo, lançou um desafio: mesmo sem usar um instrumento de medição, poderia afirmar com certeza se a área do círculo correspondente à pizza que ele pedisse era maior, igual ou menor do que a soma das áreas das pizzas dos dois amigos. Assim, foram pedidas três pizzas. O professor as dividiu ao meio e formou um triângulo com os diâmetros das pizzas, conforme indicado na figura.

    A partir da medida do ângulo a, o professor afirmou que a área de sua pizza é maior do que a soma das áreas das outras duas pizzas.


A área da pizza do professor de matemática é maior do que a soma das áreas das outras duas pizzas, pois



a)

0º < α < 90º

b)

α = 90º

c)

90º < α < 180º

d)

α = 180º

e)

180º < α <360º

Resolução

Considere o triângulo a seguir

A Lei dos Cossenos assegura que

a2=b2+c2-2·b·c·cosα

 

Também temos que a área de um círculo de raio r é S=π·r2.

 

Ora, como o professor de matemática afirmou que a área de sua pizza é maior do que a soma das áreas das outras pizzas, então

π·a2>π·b2+π·c2  a2>b2+c2

 

Utilizando a lei dos cossenos podemos substituir a2 na inequação acima:

a2>b2+c2

b2+c2-2·b·c·cosα>b2+c2

-2·b·c·cosα>0

cosα<0

 

Para que ocorra cosα<0, sendo α um ângulo interno de um triângulo, este deve ser um ângulo obtuso, ou seja,

90°<α<180°