É comum os artistas plásticos se apropriarem de entes matemáticos para produzirem, por exemplo, formas e imagens por meio de manipulações. Um artista plástico, em uma de suas obras, pretende retratar os diversos polígonos obtidos pelas intersecções de um plano com uma pirâmide regular de base quadrada.

Segundo a classificação dos polígonos, quais deles são possíveis de serem obtidos pelo artista plástico? 

  • a

    Quadrados, apenas. 

  • b

    Triângulos e quadrados, apenas. 

  • c

    Triângulos, quadrados e trapézios, apenas.

  • d

    Triângulos, quadrados, trapézios e quadriláteros irregulares, apenas.

  • e

    Triângulos, quadrados, trapézios, quadriláteros irregulares e pentágonos, apenas.

Considere a pirâmide regular de base quadrada ABCDE. A intersecção de um plano com a pirâmide pode determinar um pentágono (KLMNP).

Para provar que KLMNP é de fato plano, considere um ponto P na aresta «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«menclose notation=¨top¨»«mi»ED«/mi»«/menclose»«/mstyle»«/math», um ponto Q na semirreta «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mover»«mi»DA«/mi»«mo»§#x2192;«/mo»«/mover»«/mstyle»«/math» e R na semirreta «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mover»«mi»DC«/mi»«mo»§#x2192;«/mo»«/mover»«/mstyle»«/math».

P, Q e R são não colineares e determinam um plano. Como «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mi mathvariant=¨normal¨»Q«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#x2208;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mover»«mi»DA«/mi»«mo»§#x2192;«/mo»«/mover»«mo»§#xA0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»e«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#x2208;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«menclose notation=¨top¨»«mi»ED«/mi»«/menclose»«/mrow»«/mstyle»«/math», então «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mover»«mi»PQ«/mi»«mo»§#x2194;«/mo»«/mover»«/mstyle»«/math» está contido no plano ADE e determina N em «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«menclose notation=¨top¨»«mi»AE«/mi»«/menclose»«/mstyle»«/math».

Analogamente para «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mover»«mi»PR«/mi»«mo»§#x2194;«/mo»«/mover»«/mstyle»«/math» determina-se K em «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«menclose notation=¨top¨»«mi»EC«/mi»«/menclose»«mo».«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mover»«mrow»«mi»QR«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«/mrow»«mo»§#x2194;«/mo»«/mover»«/mrow»«/mstyle»«/math» por estar contida no plano da base, determina L e M nas arestas «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«menclose notation=¨top¨»«mi»BC«/mi»«/menclose»«mo»§#xA0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»e«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«menclose notation=¨top¨»«mi»AB«/mi»«/menclose»«mo»,«/mo»«/mrow»«/mstyle»«/math» respectivamente.

Logo, o pentágono KLMNP está contido no plano determinado por PQR.

Portanto, a única alternativa possível é aquela que cita pentágono. 

Obs.: Os demais polígonos são de fácil visualização.