PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 13 do IME 2020
Um triângulo equilátero é projetado ortogonalmente em um plano, gerando um triângulo isósceles, cujo ângulo desigual mede 30^\circ. O cosseno do ângulo do plano do triângulo equilátero com o plano de projeção é:
- A2\sqrt{3} - 3
- B4 - 2\sqrt{3}
- C2 - \sqrt{3}
- D1 - \sqrt{3}
- E\frac{\sqrt{3}}{2} - 1
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Resolução comentada
Na projeção ortogonal, o lado paralelo à reta de interseção dos planos mantém o comprimento, e as medidas perpendiculares a essa reta ficam multiplicadas por \cos\theta, em que \theta é o ângulo entre os planos.
Seja ABC equilátero de lado a. O triângulo projetado é isósceles com ângulo desigual de 30^\circ. A projeção do lado paralelo à interseção não muda, e a altura relativa a ele é a que encolhe. Para a projeção continuar isósceles com a simetria preservada, o vértice de ângulo desigual é o que está sobre a altura, e o ângulo desigual fica oposto à base BC (paralela à interseção).
- Base: B'C'=a.
- Altura original: h=\frac{a\sqrt3}{2}. Projetada: h'=\frac{a\sqrt3}{2}\cos\theta.
- No triângulo projetado, o ângulo no vértice vale 30^\circ, então a metade dele é 15^\circ: \tg 15^\circ=\dfrac{a/2}{h'}.
- Logo h'=\dfrac{a}{2\,\tg15^\circ}, e \tg15^\circ=2-\sqrt3, então h'=\dfrac{a}{2(2-\sqrt3)}=\dfrac{a(2+\sqrt3)}{2}.
- Então \cos\theta=\dfrac{h'}{h}=\dfrac{2+\sqrt3}{\sqrt3}, que é maior que 1. Impossível.
Portanto o vértice de ângulo desigual não é o oposto à base paralela. Tome então o lado BC perpendicular à interseção (encolhido) e a altura paralela, ou seja, a altura h=\frac{a\sqrt3}{2} fica intacta e a base vira a\cos\theta.
- No projetado: \tg15^\circ=\dfrac{(a\cos\theta)/2}{h}=\dfrac{a\cos\theta}{a\sqrt3}.
- Assim \cos\theta=\sqrt3\,\tg15^\circ=\sqrt3(2-\sqrt3)=2\sqrt3-3.
Verificação: 2\sqrt3-3\approx0{,}46, valor entre 0 e 1.
Alternativa A.
Por que as outras alternativas estão erradas
- BValor 4-2\sqrt3\approx0{,}54 não sai de \sqrt3\,\tg15^\circ; vem de erro de álgebra com \tg15^\circ.
- CÉ apenas \tg15^\circ, esquecendo o fator \sqrt3 da altura do equilátero.
- DÉ negativo (1-\sqrt3<0), impossível para cosseno de ângulo entre planos.
- ETambém é negativo, portanto impossível.
Assuntos: Vistas, projeções e planificações, Trigonometria no triângulo retângulo.
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Fonte: IME 2020 · Prova objetiva. Prova oficial ↗