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Matemágica

Polígonos regulares: lado, raio, apótema, ângulos e área

Escolha o número de lados (de 3 a 40) e digite lado, raio ou apótema. As outras medidas, os ângulos, as diagonais e a área saem na hora.

Nível 2 · Intermediário Ferramenta Origem: nova

Polígonos regulares

Um polígono é regular quando todos os lados são iguais e todos os ângulos internos são iguais. O triângulo equilátero, o quadrado e o hexágono da colmeia são exemplos. Dada a quantidade de lados n, uma única medida (lado, raio ou apótema) define o polígono inteiro.

Três medidas, uma figura

Todo polígono regular de n lados pode ser inscrito em uma circunferência de raio R (o circunraio) e também tem uma circunferência inscrita de raio a (o apótema, distância do centro ao meio de um lado). Com o lado s, valem as relações:

s = 2 R sen(π/n)

a = R cos(π/n)

s = 2 a tg(π/n)

Por isso, digitar qualquer uma das três medidas basta. A calculadora deduz as outras duas com essas fórmulas.

Ângulos

A soma dos ângulos internos é (n - 2) × 180°, porque o polígono se divide em n - 2 triângulos a partir de um vértice.

Área e perímetro

O perímetro é n s. A área é a soma de n triângulos iguais, cada um com base s e altura a:

Área = n s a / 2

Em função do raio, a área é (n / 2) R² sen(2π/n). Quando n cresce, a área se aproxima de π R², a área do círculo.

Diagonais e eixos de simetria

Cada vértice se liga a todos os outros, exceto aos dois vizinhos e a ele mesmo. Assim, cada vértice tem n - 3 diagonais, e o total é n (n - 3) / 2.

Um polígono regular de n lados tem n eixos de simetria: passam pelo centro e, ou por dois vértices opostos, ou pelos pontos médios de dois lados opostos (para n ímpar, cada eixo passa por um vértice e pelo lado oposto). Também há simetria de rotação de ordem n.

Por que a fórmula do ângulo externo é verdadeira

Ande pelo contorno do polígono. A cada vértice, você gira o mesmo ângulo externo, e ao completar a volta o total de giros é 360°. Como os giros são todos iguais, cada um mede 360° / n.

Aplicações

Curiosidade

Não existe polígono regular com ângulo interno de 100°: o ângulo interno de qualquer polígono regular é 180° - 360°/n, e 100° daria n = 4,5, que não é inteiro. Os valores possíveis são uma lista restrita, e é essa restrição que deixa poucos mosaicos regulares (veja a aula de mosaicos).

Desafios

  1. Qual é o menor número de lados para que o ângulo externo seja menor que 30 graus? E o ângulo interno correspondente?

    Dica

    O ângulo externo é 360 / n. Teste valores de n no campo numérico e leia o painel.

  2. Mantendo o raio em 1, qual polígono regular tem a maior área? Confirme com n = 40 e compare com o círculo de raio 1.

    Dica

    Ligue a circunferência circunscrita. Observe como a área cresce e se aproxima de π.

  3. Um hexágono regular tem apótema 1. Qual é o lado e por que ele é igual ao raio?

    Dica

    Use o caso notável 'Hexágono (apótema 1)'. No hexágono, o triângulo formado pelo centro e dois vértices vizinhos é equilátero.

  4. Quantas diagonais tem um dodecágono? E quantas partem de cada vértice?

    Dica

    Use n(n - 3) / 2 para o total e n - 3 por vértice. Confira no painel com o caso 'Dodecágono'.

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Conceitos

Cada conceito leva à lista de aulas que o usam, por disciplina.