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¨ Um
leitor de João Pessoa, PB, pergunta: Como
mostrar, de forma elementar, que a área da elipse é
, sendo
a e
b os dois semi-eixos da elipse?
Consideremos o círculo de centro na origem do sistema considerado,
e raio a,
e sejam A,B,C,D,E,F,C1,D1,E1
e F1 como na
figura 1.
As áreas A(E1D1DE )
e A(F1C1CF)
dos retângulos E1D1DE e F1C1CF
satisfazem
Tomamos, como
na figura 2, coberturas do círculo e da elipse por retângulos como os
anteriores. É natural esperarmos que, se fizermos as bases dos retângulos
bastante pequenas, a soma das áreas dos retângulos maiores (do tipo
se aproximará da área do círculo
e a soma das áreas dos retângulos menores (do tipo
se aproximará da área da
elipse.
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Um
leitor de São Paulo, SP, pergunta: Como
calcular os raios das esferas inscrita e circunscrita em um dodecaedro
regular em função do comprimento a
de sua aresta? RPM: O
dodecaedro regular tem 12 faces pentagonais (de lado a) e em cada vértice concorrem 3 arestas. As esferas inscrita e circunscrita ao dodecaedro têm
o mesmo centro O. Vamos olhar o poliedro como uma reunião de pirâmides regulares com vértice O e cujas bases são as faces pentagonais. Tais pirâmides terão altura igual ao raio r da esfera inscrita e aresta lateral igual ao raio R da esfera circunscrita. Inicialmente tomamos os pontos médios
A, B,
C das 3 arestas que
concorrem no mesmo
dodecaedro e chamando de O' o seu centro temos:
Na
figura acima ainda obtemos:
Vamos agora calcular o raio
r'
da circunferência
circunscrita ao ABC.
Finalmente, a reta OV
é perpendicular ao plano do ABC e o intercepta no ponto
O". Analisando o triângulo retângulo OCV, obtemos:
As
relações (4) e (5) nos
permitem determinar R. Mais precisamente:
O raio da esfera inscrita é obtido a partir do triângulo
retângulo OO'V.
Observação: Os cálculos feitos nos permitem ainda calcular o volume do dodecaedro regular em função do comprimento a da aresta (essa pergunta também foi feita por um leitor de São Paulo). Para tanto calculamos o volume da pirâmide regular de vértice O, altura r e cuja base é um pentágono regular de lado a. Multiplicando-se esse resultado por 12 (são 12 faces!), obtemos o volume procurado.
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