Um marceneiro está construindo um material didático que corresponde ao encaixe de peças de madeira com 10 cm de altura e formas geométricas variadas, num bloco de madeira em que cada peça se posicione na perfuração com seu formato correspondente, conforme ilustra a figura. O bloco de madeira já possui três perfurações prontas de bases distintas: uma quadrada (Q), de lado 4 cm, uma retangular (R), com base 3 cm e altura 4 cm, e uma em forma de um triângulo equilátero (T), de lado 6,8 cm. Falta realizar uma perfuração de base circular (C).

O marceneiro não quer que as outras peças caibam na perfuração circular e nem que a peça de base circular caiba nas demais perfurações e, para isso, escolherá o diâmetro do círculo que atenda a tais condições. Procurou em suas ferramentas uma serra copo (broca com formato circular) para perfurar a base em madeira, encontrando cinco exemplares, com diferentes medidas de diâmetros, como segue: (l) 3,8 cm; (II) 4,7 cm; (III) 5,6 cm; (IV) 7,2 cm e (V) 9,4 cm.

Considere 1,4 e 1,7 como aproximações para «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«msqrt»«mn»2«/mn»«/msqrt»«mo»§#xA0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»e«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«msqrt»«mn»3«/mn»«/msqrt»«/mrow»«/mstyle»«/math», respectivamente.

Para que seja atingido o seu objetivo, qual dos exemplares de serra copo o marceneiro deverá escolher?

  • a

  • b

    II

  • c

    III 

  • d

    IV 

  • e

    V

Uma análise sobre possíveis valores para o diâmetro do círculo pode ser feita comparando-o com alguns elementos dos quadriláteros.

Sejam DQ e DR as diagonais do quadrado e do retângulo, respectivamente, e R o raio do círculo, tem-se:

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«msup»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»D«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»Q«/mi»«/msub»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msup»«mn»4«/mn»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msup»«mn»4«/mn»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#x21D2;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»D«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»Q«/mi»«/msub»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»4«/mn»«msqrt»«mn»2«/mn»«/msqrt»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#x2234;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»D«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»Q«/mi»«/msub»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»5«/mn»«mo»,«/mo»«mn»6«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»cm«/mi»«mspace linebreak=¨newline¨/»«msup»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»D«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«/msub»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msup»«mn»3«/mn»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msup»«mn»4«/mn»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#x21D2;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»D«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«/msub»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msqrt»«mn»25«/mn»«/msqrt»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#x2234;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»D«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«/msub»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»5«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mi»cm«/mi»«/mrow»«/mstyle»«/math»

(I) Quadrado e círculo

Observe as figuras:

Para que o círculo não caiba no quadrado, seu diâmetro deve ser maior que o lado do quadrado, e, para que o quadrado não caiba no círculo, o diâmetro do círculo precisa ser menor do que a diagonal do quadrado. Então:

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(II) Retângulo e círculo

Observe as figuras:

Para que o círculo não caiba no retângulo, seu diâmetro deve ser maior do que a menor dimensão do retângulo, e, para que o retângulo não caiba no círculo, o diâmetro do círculo precisa ser menor do que a diagonal do retângulo. Então:

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mn»3«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§lt;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»2«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§lt;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»5«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»(«/mo»«mn»2«/mn»«mo»)«/mo»«/mrow»«/mstyle»«/math»

Das condições (1) e (2), tem-se:

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Assim, entre os valores apresentados no texto para o diâmetro do círculo, o único que atinge o objetivo do marceneiro é 4,7 cm.