1ª solução:

Considere a figura a seguir, com as medidas assinaladas, e as linhas vermelhas verticais paralelas ao lado começar estilo tamanho matemático 14px AD em moldura superior fim do estilo do quadrado:

Aplicando o teorema dos cossenos no triângulo MPQ, vem:

começar estilo tamanho matemático 14px parêntese esquerdo 2 reto b parêntese direito ao quadrado igual a reto a ao quadrado mais reto a ao quadrado menos 2 vezes reto a vezes reto a vezes cos reto teta fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px 4 reto b ao quadrado igual a 2 reto a ao quadrado menos 2 reto a ao quadrado vezes 2 sobre 3 fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px 12 reto b ao quadrado igual a 6 reto a ao quadrado menos 4 reto a ao quadrado fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px 12 reto b ao quadrado igual a 2 reto a ao quadrado espaço então espaço reto a ao quadrado igual a 6 reto b ao quadrado espaço parêntese esquerdo reto I parêntese direito fim do estilo

Aplicando o teorema de Pitágoras no triângulo retângulo HPM:

começar estilo tamanho matemático 14px reto x ao quadrado mais reto b ao quadrado igual a reto a ao quadrado espaço espaço parêntese esquerdo II parêntese direito fim do estilo

Substituindo (I) em (II):

começar estilo tamanho matemático 14px reto x ao quadrado mais reto b ao quadrado igual a 6 reto b ao quadrado fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px 5 reto b ao quadrado igual a reto x ao quadrado fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px reto b ao quadrado igual a reto x ao quadrado sobre 5 fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px reto b igual a numerador reto x raiz quadrada de 5 sobre denominador 5 fim da fração fim do estilo

A área do triângulo MPQ é dada pela metade do produto entre a base de medida PQ = 2b e a altura correspondente x. Logo:

começar estilo tamanho matemático 14px numerador 2 vezes começar estilo mostrar numerador reto x raiz quadrada de 5 sobre denominador 5 fim da fração fim do estilo vezes reto x sobre denominador 2 fim da fração igual a numerador raiz quadrada de 5 reto x ao quadrado sobre denominador 5 fim da fração fim do estilo

 

2ª solução:

Considere a figura a seguir, com as medidas assinaladas, e as linhas vermelhas verticais paralelas ao lado começar estilo tamanho matemático 14px AD em moldura superior fim do estilo do quadrado:

Como começar estilo tamanho matemático 14px cos reto teta igual a 2 sobre 3 espaço fim do estilo e lembrando que começar estilo tamanho matemático 14px cos parêntese esquerdo 2 reto a parêntese direito igual a cos ao quadrado reto a menos sen ao quadrado reto a fim do estilo, então:

começar estilo tamanho matemático 14px cos abre parênteses 2 vezes reto teta sobre 2 fecha parênteses igual a 2 sobre 3 fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px cos ao quadrado abre parênteses reto teta sobre 2 fecha parênteses menos sen ao quadrado abre parênteses reto teta sobre 2 fecha parênteses igual a 2 sobre 3 fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px cos ao quadrado abre parênteses reto teta sobre 2 fecha parênteses menos abre colchetes 1 menos cos ao quadrado abre parênteses reto teta sobre 2 fecha parênteses fecha colchetes igual a 2 sobre 3 fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px 2 cos ao quadrado abre parênteses reto teta sobre 2 fecha parênteses menos 1 igual a 2 sobre 3 fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px cos ao quadrado abre parênteses reto teta sobre 2 fecha parênteses igual a 5 sobre 6 fim do estilo

Da Relação Fundamental, vem que começar estilo tamanho matemático 14px sen ao quadrado abre parênteses reto teta sobre 2 fecha parênteses igual a 1 menos 5 sobre 6 igual a 1 sobre 6 fim do estilo. Logo, começar estilo tamanho matemático 14px tg ao quadrado abre parênteses reto teta sobre 2 fecha parênteses igual a numerador começar estilo mostrar 1 sobre 6 fim do estilo sobre denominador começar estilo mostrar 5 sobre 6 fim do estilo fim da fração igual a 1 quinto fim do estilo e, portanto, começar estilo tamanho matemático 14px tg abre parênteses reto teta sobre 2 fecha parênteses igual a numerador 1 sobre denominador raiz quadrada de 5 fim da fração igual a numerador raiz quadrada de 5 sobre denominador 5 fim da fração fim do estilo (I).

No triângulo retângulo HPM, tem-se começar estilo tamanho matemático 14px tg abre parênteses reto teta sobre 2 fecha parênteses igual a reto b sobre reto x fim do estilo e, assim, começar estilo tamanho matemático 14px reto b igual a reto x vezes tg abre parênteses reto teta sobre 2 fecha parênteses fim do estilo (II).

De (I) e (II), tem-se começar estilo tamanho matemático 14px reto b igual a numerador reto x raiz quadrada de 5 sobre denominador 5 fim da fração fim do estilo.

A área do triângulo MPQ é dada pela metade do produto entre a base de medida PQ = 2b e a altura correspondente x. Logo:

começar estilo tamanho matemático 14px numerador 2 vezes começar estilo mostrar numerador reto x raiz quadrada de 5 sobre denominador 5 fim da fração fim do estilo vezes reto x sobre denominador 2 fim da fração igual a numerador raiz quadrada de 5 reto x ao quadrado sobre denominador 5 fim da fração fim do estilo