Math Problem Statement

Considere um paralelepípedo retângulo, cujas arestas têm comprimento 6 cm, 8 cm e 10 cm, e um triângulo cujos vértices são os centros (intersecção das diagonais) de três faces de dimensões distintas, como ilustra a figura. O perímetro P desse triângulo é tal que a) P < 14 cm. b) 14 cm < P < 16 cm. с) 16 cm < P < 18 cm. d) P > 18 cm.

Solution

Para resolver o problema, é necessário calcular o perímetro do triângulo formado pelos centros das diagonais de três faces de dimensões distintas do paralelepípedo.

Passo 1: Coordenadas dos centros das diagonais

Os centros das diagonais das faces de dimensões distintas do paralelepípedo são os pontos médios dessas faces:

  • Face 1: Dimensões 6cm×8cm6 \, \text{cm} \times 8 \, \text{cm}: O centro da diagonal está no ponto (3,4,0)(3, 4, 0).

  • Face 2: Dimensões 6cm×10cm6 \, \text{cm} \times 10 \, \text{cm}: O centro da diagonal está no ponto (3,0,5)(3, 0, 5).

  • Face 3: Dimensões 8cm×10cm8 \, \text{cm} \times 10 \, \text{cm}: O centro da diagonal está no ponto (0,4,5)(0, 4, 5).

Os três vértices do triângulo são, portanto: A=(3,4,0),B=(3,0,5),C=(0,4,5).A = (3, 4, 0), \quad B = (3, 0, 5), \quad C = (0, 4, 5).

Passo 2: Comprimento dos lados do triângulo

Usamos a fórmula da distância euclidiana entre dois pontos P1(x1,y1,z1)P_1(x_1, y_1, z_1) e P2(x2,y2,z2)P_2(x_2, y_2, z_2): d=(x2x1)2+(y2y1)2+(z2z1)2.d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2}.

Cálculo de ABAB:

AB=(33)2+(04)2+(50)2=0+16+25=41.AB = \sqrt{(3-3)^2 + (0-4)^2 + (5-0)^2} = \sqrt{0 + 16 + 25} = \sqrt{41}.

Cálculo de ACAC:

AC=(03)2+(44)2+(50)2=9+0+25=34.AC = \sqrt{(0-3)^2 + (4-4)^2 + (5-0)^2} = \sqrt{9 + 0 + 25} = \sqrt{34}.

Cálculo de BCBC:

BC=(03)2+(40)2+(55)2=9+16+0=25=5.BC = \sqrt{(0-3)^2 + (4-0)^2 + (5-5)^2} = \sqrt{9 + 16 + 0} = \sqrt{25} = 5.

Passo 3: Perímetro do triângulo

O perímetro do triângulo é a soma dos comprimentos de seus lados: P=AB+AC+BC.P = AB + AC + BC. Substituímos os valores calculados: P=41+34+5.P = \sqrt{41} + \sqrt{34} + 5.

Aproximações numéricas:

  • 416,4\sqrt{41} \approx 6,4,
  • 345,8\sqrt{34} \approx 5,8.

Portanto: P6,4+5,8+5=17,2.P \approx 6,4 + 5,8 + 5 = 17,2.

Passo 4: Análise da alternativa correta

Com P17,2cmP \approx 17,2 \, \text{cm}, temos que: 16cm<P<18cm.16 \, \text{cm} < P < 18 \, \text{cm}.

Logo, a alternativa correta é: (c) 16cm<P<18cm16 \, \text{cm} < P < 18 \, \text{cm}.


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Dica: Sempre visualize problemas espaciais desenhando as coordenadas e associando dimensões às arestas. Isso facilita encontrar pontos médios e calcular distâncias.

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Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Geometry
Euclidean Distance
Spatial Reasoning
Perimeter of a Triangle

Formulas

Distance formula: d = √((x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2 + (z2 - z1)^2)
Perimeter of a triangle: P = AB + AC + BC

Theorems

Pythagorean theorem

Suitable Grade Level

Grades 10-12