Siga o nosso instagram

28/11/2023

Fórmula para calcular a área de um triângulo qualquer em função dos seus lados e da tangente de um ângulo conhecido

Fórmula para calcular a área de um triângulo qualquer em função dos seus lados e da tangente de um ângulo conhecido
Fórmula para calcular a área de um triângulo qualquer em função dos seus lados e da tangente de um ângulo conhecido
Vamos definir uma fórmula para calcular a área de um triângulo qualquer, relacionando os lados do triângulo e da tangente de um ângulo conhecido. Traçando a altura relativa à base \(c\) no triângulo \(\triangle ABC\).
Fórmula para calcular a área de um triângulo qualquer em função dos seus lados e da tangente de um ângulo conhecido
\(\require{gensymb}\) Aplicando Pitágoras no triângulo \(\triangle APC\). \begin{equation} b^2=h^2+m^2 \label{eq:AreaTrianguloTan1} \end{equation} \begin{equation} h^2=b^2-m^2 \label{eq:AreaTrianguloTan2} \end{equation} Aplicando Pitágoras no triângulo \(\triangle BPC\). \begin{equation} a^2=h^2+n^2 \label{eq:AreaTrianguloTan3} \end{equation} \begin{equation} h^2=a^2-n^2 \label{eq:AreaTrianguloTan4} \end{equation} Substituindo \((\ref{eq:AreaTrianguloTan4})\) em \((\ref{eq:AreaTrianguloTan2})\) \begin{equation} a^2-n^2=b^2-m^2 \label{eq:AreaTrianguloTan5} \end{equation} \begin{equation} m^2-n^2=b^2-a^2 \label{eq:AreaTrianguloTan6} \end{equation} Sendo \(m^2-n^2\) uma diferença de quadrados, \begin{equation} (m+n)(m-n)=b^2-a^2 \label{eq:AreaTrianguloTan7} \end{equation} Como \(m+n=c\), substituindo-o em \((\ref{eq:AreaTrianguloTan7})\), \begin{equation} c(m-n)=b^2-a^2 \label{eq:AreaTrianguloTan8} \end{equation} \begin{equation} m-n=\frac{b^2-a^2}{c} \label{eq:AreaTrianguloTan9} \end{equation} \begin{equation} m=\frac{b^2-a^2}{c}+n \label{eq:AreaTrianguloTan10} \end{equation} No triângulo \(\triangle BPC\), o \(\cos(\theta)\) é igual a, \begin{equation} \cos(\theta) = \frac{n}{a} \label{eq:AreaTrianguloTan11} \end{equation} No triângulo \(\triangle ABC\) o \(\cos(\theta)\), obtido pela Lei dos cossenos, é igual a. \begin{equation} \cos(\theta) = \frac{a^2+c^2-b^2}{2ac} \label{eq:AreaTrianguloTan12} \end{equation} Substituindo \((\ref{eq:AreaTrianguloTan12})\) em \((\ref{eq:AreaTrianguloTan11})\), \begin{equation} \frac{n}{\cancel{a}} = \frac{a^2+c^2-b^2}{2\cancel{a}c} \label{eq:AreaTrianguloTan13} \end{equation} \begin{equation} n = \frac{a^2+c^2-b^2}{2c} \label{eq:AreaTrianguloTan14} \end{equation} Como conhecemos o valor de \(n\) em \((\ref{eq:AreaTrianguloTan14})\) e substituindo-o em \((\ref{eq:AreaTrianguloTan10})\), \begin{equation} m=\frac{b^2-a^2}{c}+\frac{a^2+c^2-b^2}{2c} \label{eq:AreaTrianguloTan15} \end{equation} \begin{equation} m=\frac{2b^2-2a^2+a^2+c^2-b^2}{2c} \label{eq:AreaTrianguloTan16} \end{equation} \begin{equation} m=\frac{b^2+c^2-a^2}{2c} \label{eq:AreaTrianguloTan17} \end{equation} No triângulo \(\triangle ABC\), o ângulo \(\beta=180\degree-(\alpha+\theta)\), sendo assim, podemos aplicar a identidade trigonométrica a tangente da diferença de dois arcos em \(\beta\). \begin{equation} \tan(\beta) = \tan(180\degree-(\alpha+\theta)) = \frac{\tan(180\degree)-\tan(\alpha+\theta)}{1+\tan(180\degree)\cdot\tan(\alpha+\theta)} \label{eq:AreaTrianguloTan18} \end{equation} Como a \( \tan(180\degree)=0 \), logo. \begin{equation} \tan(\beta) = \tan(180\degree-(\alpha+\theta)) = \frac{0-\tan(\alpha+\theta)}{1+0} \label{eq:AreaTrianguloTan19} \end{equation} \begin{equation} \tan(\beta) = -\tan(\alpha+\theta) \label{eq:AreaTrianguloTan20} \end{equation} Resolvendo a identidade trigonométrica a tangente da soma de dois arcos: \(\tan(\alpha+\theta)\). \begin{equation} \tan(\alpha+\theta) = \frac{\tan(\alpha)+\tan(\theta)}{1-\tan(\alpha)\cdot \tan(\theta)} \label{eq:AreaTrianguloTan21} \end{equation} Multiplicando por \(-1\) em ambos os lados da igualdade de \((\ref{eq:AreaTrianguloTan21})\), \begin{equation} -\tan(\alpha+\theta) = -\left( \frac{\tan(\alpha)+\tan(\theta)}{1-\tan(\alpha)\cdot \tan(\theta)}\right) \label{eq:AreaTrianguloTan22} \end{equation} \begin{equation} -\tan(\alpha+\theta) = \cancel{(-1)}\left( \frac{\tan(\alpha)+\tan(\theta)}{\cancel{(-1)}(\tan(\alpha)\cdot \tan(\theta)-1)}\right) \label{eq:AreaTrianguloTan23} \end{equation} \begin{equation} -\tan(\alpha+\theta) = \frac{\tan(\alpha)+\tan(\theta)}{\tan(\alpha)\cdot \tan(\theta)-1} \label{eq:AreaTrianguloTan24} \end{equation} No triângulo \(\triangle APC\), a \(\tan(\alpha)\) é igual a, \begin{equation} \tan(\alpha)=\frac{h}{m} \label{eq:AreaTrianguloTan25} \end{equation} No triângulo \(\triangle BPC\), a \(\tan(\theta)\) é igual a, \begin{equation} \tan(\theta)=\frac{h}{n} \label{eq:AreaTrianguloTan26} \end{equation} Substituindo \((\ref{eq:AreaTrianguloTan25})\) e \((\ref{eq:AreaTrianguloTan26})\) em \((\ref{eq:AreaTrianguloTan24})\). \begin{equation} -\tan(\alpha+\theta) = \frac{\frac{h}{m}+\frac{h}{n}}{\frac{h}{m}\cdot \frac{h}{n}-1} \label{eq:AreaTrianguloTan27} \end{equation} \begin{equation} -\tan(\alpha+\theta) = \frac{\frac{h(m+n)}{\cancel{mn}}}{\frac{h^2-mn}{\cancel{mn}}} \label{eq:AreaTrianguloTan28} \end{equation} \begin{equation} -\tan(\alpha+\theta) = \frac{h(m+n)}{h^2-mn} \label{eq:AreaTrianguloTan30} \end{equation} Como \(m+n=c\) e \(h^2=b^2-m^2\), substituindo-os em (\(\ref{eq:AreaTrianguloTan30}\)), \begin{equation} -\tan(\alpha+\theta) = \frac{h\dot c}{b^2-m^2-mn}= \frac{h\dot c}{b^2-m(m+n)} \label{eq:AreaTrianguloTan31} \end{equation} Como \(m+n=c\), substituindo-o em (\(\ref{eq:AreaTrianguloTan31}\)), \begin{equation} -\tan(\alpha+\theta) = \frac{h\dot c}{b^2-m\cdot c} \label{eq:AreaTrianguloTan32} \end{equation} Substituindo \(m\) de (\(\ref{eq:AreaTrianguloTan17}\)) em (\(\ref{eq:AreaTrianguloTan32}\)), \begin{equation} -\tan(\alpha+\theta) = \frac{h\dot c}{b^2-\frac{(b^2+c^2-a^2)\cancel{c}}{2\cancel{c}}} = \frac{h\dot c}{\frac{2b^2- b^2-c^2+a^2}{2}} \label{eq:AreaTrianguloTan33} \end{equation} \begin{equation} -\tan(\alpha+\theta) = \frac{2h\dot c}{b^2+a^2-c^2} \label{eq:AreaTrianguloTan34} \end{equation} Como a \(\tan(\beta)=-\tan(\alpha+\theta)\), logo, \begin{equation} \tan(\beta) = \frac{2h\dot c}{b^2+a^2-c^2} \label{eq:AreaTrianguloTan35} \end{equation} Isolando \(h\), \begin{equation} h = \frac{b^2+a^2-c^2}{2c}\cdot \tan(\beta) \label{eq:AreaTrianguloTan36} \end{equation} A área de um triângulo pode ser calculado pela fórmula abaixo, \begin{equation} A=\frac{base\cdot altura}{2} \label{eq:AreaTrianguloTan37} \end{equation} Como a base do triângulo \(\triangle ABC\) é igual a \(c\) e a altura igual a \(h\), substituindo-os em (\(\ref{eq:AreaTrianguloTan37}\)), \begin{equation} A= \frac{\cancel{c}}{2} \cdot \frac{b^2+a^2-c^2}{2\cancel{c}}\cdot \tan(\beta) \label{eq:AreaTrianguloTan38} \end{equation} \begin{equation} A= \frac{b^2+a^2-c^2}{4}\cdot \tan(\beta) \label{eq:AreaTrianguloTan39} \end{equation}
\(\blacksquare\)
Como a \(\tan(90\degree)\) não está definida, logo a fórmula acima não é válida para \(\beta = 90 \degree\). No entanto, podemos usar um dos outros dois ângulos. Portanto.
Fórmula para calcular a área de um triângulo qualquer em função dos seus lados e da tangente de um ângulo conhecido

Notas e referências

Como fazer referência ao post

Rodrigo da Costa. Fórmula para calcular a área de um triângulo qualquer em função dos seus lados e da tangente de um ângulo conhecido. rcmath, 28/11/2023. Disponível em: < https://www.rcmath.com/2023/11/formula-para-calcular-a-area-de-um-triangulo-em-funcao-dos-seus-lados-e-da-tangente-de-um-angulo-conhecido.html >. Acesso em: .


0 comments:

Postar um comentário