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Página de estudos de matemática e sequências numéricas

Triângulo Pitagórico e circunferência inscrita - 293

Três são os pontos notáveis em um triângulo retângulo:

Ortocentro,

Incentro e

Baricentro.

Incentro de um triângulo é o ponto onde as três bissetrizes se cruzam e que também é o centro da circunferência inscrita no triângulo.

Bissetriz de um triângulo é o segmento de reta que parte de um vértice, dividindo o ângulo interno em duas partes, até o lado oposto desse vértice.

Todo triângulo possuem três bissetrizes que se cruzam em um mesmo ponto, chamado de Incentro.

triângulo pitagórico e incentro

Triângulos Retângulos Pitagóricos são triângulos retângulos formados por conjuntos de três números inteiros que possuem relação com o Teorema de Pitágoras: a²=b²+c², os quais são denominados de Ternos Pitagóricos.

A circunferência inscrita em um Triângulo Retângulo Pitagórico também possui uma propriedade especial, pois tanto o seu raio quanto o seu diâmetro são constituídos por números inteiros e que também tem relação com o terno pitagórico que forma o respectivo triângulo retângulo.

Triângulo Pitagórico e Ternos Pitagóricos

A tabela abaixo apresenta os 15 primeros Ternos Pitagóricos gerados por meio das Fórmulas de Euclides:

a = m² - n²

b = 2mn

c = m² + n²

onde:

m > n (m tem que ser maior que n)

m e n tem que ser primos entre si

Observação importante:

As Fórmulas de Euclides não geram ternos pitagóricos derivados ímpares.

As Fórmulas de Euclides geram ternos pitagóricos derivados da seguinte forma: o dobro, do dobro, do dobro, do dobro e assim sucessivamente de um terno pitagórico primitivo.

Exemplos de Ternos Pitagóricos derivados do terno 3 - 4 - 5:

6 - 8 - 10;

12 - 16 - 20;

24 - 32 - 40...

Os ternos pitagóricos em destaque (cor amarelo) são Ternos Pitagóricos Primitivos de ordem triangular, isto é, suas ordens / posições correspondem a números triangulares, que são a base de estudos publicados no livro digital Ternos Pitagóricos e Sequências Numéricas.

Com ternos pitagóricos são possíveis de se contruirem infinitos triângulos retângulos de lados com números inteiros.

Posições de Ternos Pitagóricos
       
posição/      
ordem Ternos Pitagóricos
       
1 3 4 5
2 8 6 10
3 5 12 13
4 15 8 17
5 12 16 20
6 7 24 25
7 24 10 26
8 21 20 29
9 16 30 34
10 9 40 41
11 35 12 37
12 32 24 40
13 27 36 45
14 20 48 52
15 11 60 61
       
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Triângulo Pitagórico 3-4-5 e derivados

A tabela abaixo apresenta o Terno Pitagórico Primitivo 3-4-5 e os seus 3 primeros ternos pitagóricos derivados.

O fator de multiplicação é ao mesmo tempo uma potência de base 2 que multiplicados por 3-4-5 geram ternos derivados que são o dobro, do dobro, do dobro do terno primitivo.

Esses fatores são os elementos que determinam também as medidas dos raios e diâmetros nas circunferências inscritas em triângulos retângulos pitagóricos.

Os fatores de multiplicação (potências de base 2) ao mesmo tempo se referem a ordem / posição de cada terno pitagórico derivado do Terno Pitagórico 3-4-5 e também é a diferença entre os respectivos termos de cada terno pitagórico.

Diferença entre os termos do Terno Pitagórico 3-4-5

5 - 4 = 1

4 - 3 = 1

Diferença entre os termos do Terno Pitagórico 6-8-10

10 - 8 = 2

8 - 6 = 2

Terno Pitagórico 3-4-5
e derivados
       
fator catetos  
multiplicação menor maior hipotenusa
       
potências      
de base 2      
       
1 3 4 5
2 6 8 10
4 12 16 20
8 24 32 40
       
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Conforme a Figura 293-02, observa-se que as medidas dos raios e diâmetros das circunferências inscritas nos triângulos pitagóricos derivados do terno 3-4-5 apresentam correspondências com cada fator de multiplicação pois:

a) as medidas dos raios são potências de base 2;

b) os diâmetros são os dobros de potências de base 2.

O diâmetro é divisor do cateto maior:

O diâmetro é 1/2 do cateto maior

Triângulo Retângulo Pitagórico 3-4-5:

4 : 2 = 2

Triângulo Retângulo Pitagórico 6-8-10:

8 : 4 = 2

Triângulo Retângulo Pitagórico 12-16-20:

16 : 8 = 2

O raio é divisor do cateto menor:

O raio é 1/3 do cateto menor.

Triângulo Retângulo Pitagórico 3-4-5:

3 : 1 = 3

Triângulo Retângulo Pitagórico 6-8-10:

6 : 2 = 3

Triângulo Retângulo Pitagórico 12-16-20:

12 : 4 = 3

O raio é divisor da hipotenusa:

O raio é 1/5 da hipotenusa.

Triângulo Retângulo Pitagórico 3-4-5:

5 : 1 = 5

Triângulo Retângulo Pitagórico 6-8-10:

10 : 2 = 5

Triângulo Retângulo Pitagórico 12-16-20:

20 : 4 = 5

Soma do cateto menor com o diâmetro é igual a hipotenusa

Triângulo Retângulo Pitagórico 3-4-5:

3 + 2 = 5

Triângulo Retângulo Pitagórico 6-8-10:

6 + 4 = 10

Triângulo Retângulo Pitagórico 12-16-20:

12 + 8 = 20

Soma do cateto maior com o raio é igual a hipotenusa

Triângulo Retângulo Pitagórico 3-4-5:

4 + 1 = 5

Triângulo Retângulo Pitagórico 6-8-10:

8 + 2 = 10

Triângulo Retângulo Pitagórico 12-16-20:

16 + 4 = 20

Soma do diâmetro com o raio é igual a cateto menor

Triângulo Retângulo Pitagórico 3-4-5:

2 + 1 = 3

Triângulo Retângulo Pitagórico 6-8-10:

4 + 2 = 6

Triângulo Retângulo Pitagórico 12-16-20:

8 + 4 = 12

triângulos pitagóricos e cincunferências inscritas

Triângulo Pitagórico 5-12-13

A tabela abaixo apresenta os 5 primeiros Ternos Pitagóricos Primitivos de ordem triangular.

Ternos Pitagóricos
de ordem Triangular
     
ordem / catetos  
posição menor maior hipotenusa
       
1 3 4 5
2 5 12 13
3 7 24 25
4 9 40 41
5 11 60 61
       
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O segundo terno pitagórico primitivo é 5-12-13.

A sua posição / ordem é de número 2.

A medida do raio da circunferência circunscrita no triângulo retângulo pitagórico 5-12-13 é 2.

A medida do diâmentro da circunferência circunscrita no triângulo retângulo pitagórico 5-12-13 é 4.

triângulo pitagórico 5-12-13 e circunferência inscrita

Triângulo Pitagórico 7-24-25

O terceiro terno pitagórico primitivo é 7-24-25.

A sua posição/ordem é número 3.

Ternos Pitagóricos
de ordem Triangular
     
posição/ catetos  
ordem menor maior hipotenusa
       
1 3 4 5
2 5 12 13
3 7 24 25
4 9 40 41
5 11 60 61
       
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A medida do raio da circunferência circunscrita no triângulo retângulo pitagórico 7-24-25 é 3.

A medida do diâmentro da circunferência circunscrita no triângulo retângulo pitagórico 5-12-13 é 6.

triângulo pitagórico 7-24-25 e circunferência inscrita

Fórmula do Raio da circunferência inscrita em triângulo retângulo

A Fórmula do Raio da circunferência inscrita em triângulo retângulo, a seguir, foi apresentada na vídeo-aula do Professor Fábio Machado Foncesca do Delta Medicina Online, postada no YouTube em janeiro de 2021, tive a oportunidade de vê-la em setembro de 2021.

Segundo o Professor, está fórmula é exclusiva para triângulo retângulo.

Confesso que não a conhecia, sendo uma novidade para mim e o interessante, sendo ela exclusiva para triângulo retângulo, é uma forma de comprovar a relação entre Terno Pitagórico e a sua ordem / posição com a medida do raio da circunferência inscrita em triângulo retângulo pitagórico.

A metade da soma dos catetos subtraída da hipotenusa é igual ao raio da circunferência inscrita num triângulo retângulo escaleno.

fórmula do Raio da circunferência inscrita em triângulo retângulo

Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=g-tQuQXMqzQ

Aplicando a fórmula no triângulo pitagórico 3-4-5:

5 = 4 - r + 3 - r

5 = -2r + 4 + 3

2r = (4 +3) - 5

2r = 7 - 5

r = 2/2

r = 1

Aplicando a fórmula no triângulo pitagórico 5-12-13:

13 = 12 - r + 5 - r

13 = -2r + 12 + 5

2r = (12 +5) - 13

2r = 17 - 13

r = 4/2

r = 2

Aplicando a fórmula no triângulo pitagórico 7-24-25:

25 = 24 - r + 7 - r

25 = -2r + 24 + 7

2r = (24 +7) - 25

2r = 31 - 25

r = 6/2

r = 3

Fórmula de Heron de Alexandria

Há várias fórmulas para se calcular a área de uma região triangular, entre elas, a Fórmula de Heron de Alexandria (? - 50 a.C), matemático e inventor grego.

triangulo pitagorico 3-4-5: area, perimetro, semiperimetro e circunferência

Fórmula usual da área de triângulo

Sabendo duas medidas: base e altura de um triângulo, podemos conhecer a sua área usando a fórmula usual, que é mais simples.

Exemplo: Triângulo Pitagórico 3-4-5

    b.h
A = _____
    2
    4.3
A = ____
    2
    12
A = ____
    2
A = 6

Cálculo do semiperímetro (p) num triângulo retângulo

Tendo-se as 3 medidas dos lados de um triângulo, calcula-se o semiperímetro e posteriormente a área:

Exemplo: Triângulo Pitagórico 3-4-5

    a + b + c
p = _________
    2
    5 + 4 + 3
p = ________
    2
    12
p = ___
    2
     
p = 6
     

Cálculo da área (A) de triângulo pela Fórmula de Heron

A área (A) é igual a raiz quadrada do produto do semiperímetro pelas diferenças do semiperímetro por cada lado do triângulo.

A = √p (p-a) (p-b) (p-c)
A = √6 (6-5) (6-5) (6-3)
A = √6 (1) (2) (3)
A = √6 (1) (2) (3)
A = √6 (6)
A = √36
A = 6

Triângulo retângulo e relações entre área, perímetro e semiperímetro

A partir de cálculos de área, perímetro e semiperímetro num triângulo retângulo podemos obter diversas relações com circunferência inscrita no próprio triângulo retângulo:

Exemplo: Triângulo Pitagórico 3-4-5

área = 6

Perímetro = 12

semiperímetro = 6

a) o quociente da área pelo semiperímetro num triângulo retângulo tem como resultado o raio da circunfência inscrita:

A : p = r

6 : 6 = 1

b) o produto do semiperímetro pelo raio da circunfência inscrita num triângulo retângulo tem como resultado a área:

A = p . r

6 = 6 . 1

 

Autor: Ricardo Silva - outubro/2020

Fontes Bibliográficas:

SILVA, Ricardo José da. Descobrindo Números Primos a partir de Números Compostos. São Paulo, edição digital, 2019

SILVA, Ricardo José da. Estudos de Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2013

SILVA, Ricardo José da. Manual do Quadrado Mágico Triplo. São Paulo, edição digital, 2019

SILVA, Ricardo José da. Os Fantásticos Números Primos. São Paulo, edição digital, 2012

SILVA, Ricardo José da. Quadrados Mágicos e Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2018

SILVA, Ricardo José da. Números Triangulares e Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2013

SILVA, Ricardo José da. Ternos Pitagóricos e Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2017

SILVA, Ricardo José da. O Triângulo Retângulo - novas fórmulas algébricas e aritméticas de cálculos. São Paulo, edição digital, 2014

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