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Áreas de figuras planas

Fórmulas, deduções, composição, escala e unidades

Identifique a região, declare as hipóteses, escolha medidas correspondentes e mantenha resultados exatos com unidade quadrada.

Conceito de área e unidades quadradas

Área

É a medida da extensão de uma região plana. Figuras congruentes têm a mesma área; regiões disjuntas têm áreas aditivas; retirar uma região corresponde a subtrair sua área.

GrandezaO que medeUnidade
PerímetroComprimento do contornocm, m, km
ÁreaExtensão da regiãocm², m², km²
Mesmo perímetro, áreas diferentes

Retângulos 1×5 e 2×4 têm perímetro 12, mas áreas 5 e 8. Área e perímetro são grandezas distintas; unidade linear não pode representar área.

Base e altura correspondentes

Qualquer lado pode ser escolhido como base, desde que se use sua altura correspondente. No triângulo, essa altura é a distância perpendicular do vértice oposto à reta que contém a base; em paralelogramos e trapézios, é a distância perpendicular entre as retas que contêm as bases.

Perpendicularidade é indispensável

O lado inclinado não é altura sem marca de ângulo reto. Em triângulo obtusângulo, a altura relativa a determinada base pode cair fora da figura.

Alturas em triângulos e paralelogramoQuatro painéis mostram altura interna em triângulo acutângulo, catetos perpendiculares em triângulo retângulo, altura externa em triângulo obtusângulo e altura de paralelogramo diferente do lado inclinado.acutângulo: h internaretângulo: catetosobtusângulo: h externaparalelogramo: h≠ladohhh
Figura esquemática, sem escala. Os marcadores de 90° determinam as alturas; inclinações aparentes não bastam.

Áreas de triângulos

Base e altura

A=bh/2, com b>0 e h>0

b é a medida da base e h sua altura correspondente, ambas na mesma unidade. A fórmula vale para todo triângulo não degenerado, inclusive obtusângulo.

Dedução por duplicação

Duas cópias congruentes do triângulo formam um paralelogramo de base b, altura h e área bh. Cada cópia ocupa metade: A=bh/2.

Dedução da área do triângulo por duplicaçãoDois triângulos congruentes formam um paralelogramo de base b e altura h; a diagonal os separa em áreas iguais.base bhdois triângulos congruentes → paralelogramo de área bhcada triângulo: bh/2
Figura esquemática, sem escala. A diagonal divide o paralelogramo em triângulos congruentes.

Exemplo: b=12 cm e h=7 cm dão A=12·7/2=42 cm².

Triângulo retângulo

Os catetos a e b são perpendiculares, portanto A=ab/2. Para catetos 6 e 8, A=24 unidades². A hipotenusa não é altura relativa a um cateto.

Dois lados e o ângulo compreendido

A=ab·sen(C)/2

a,b>0 são dois lados, C é o ângulo compreendido, 0°<C<180°, e o triângulo é não degenerado. Como h=b·sen(C), substituir em ah/2 produz a fórmula. Com a=8, b=10 e C=30°, A=20 unidades².

Correspondência obrigatória

Usar o seno de um ângulo que não está entre os dois lados escolhidos pode fornecer altura incompatível. O desenho não substitui a identificação dos lados adjacentes ao ângulo.

Triângulos: Heron, equilátero e relações avançadas

Fórmula de Heron

Para a,b,c>0 que satisfazem a+b>c, a+c>b e b+c>a, defina o semiperímetro p=(a+b+c)/2.

A=p(p−a)(p−b)(p−c)

Se a≤b≤c, basta verificar a+b>c depois de confirmar positividade. Se a+b=c, a área é zero e o triângulo não é não degenerado. Para 13,14,15: p=21 e A=√(21·8·7·6)=√7056=84 unidades².

Triângulo equilátero

A altura divide o lado ℓ ao meio. Por Pitágoras, h²=ℓ²−(ℓ/2)²=3ℓ²/4; assim h=ℓ√3/2 e A=ℓh/2=ℓ²√3/4. Para ℓ=6, A=9√3 unidades².

Relações avançadas

Com semiperímetro p e inraio r, A=pr. Com lados a,b,c e circunraio R, A=abc/(4R). r e R representam raios diferentes e devem ser identificados.

Áreas de quadriláteros

Quadrado

Lado ℓ: A=ℓ². Se ℓ=10, A=100.

Retângulo

Base b e altura h: A=bh. Para 8×15, A=120.

Paralelogramo

A=bh, com h perpendicular à base. Corte e rearranjo formam retângulo equivalente.

Trapézio

Bases paralelas B,b e altura h: A=(B+b)h/2=mh, em que m=(B+b)/2.

Losango e deltoide

Diagonais perpendiculares D,d: A=Dd/2.

Quadrilátero convexo

Diagonais D,d formando θ: A=Dd·sen(θ)/2.

No paralelogramo, deslocar um triângulo lateral produz um retângulo de mesma base e altura, sem alterar a área. Multiplicar a base pelo lado inclinado é incorreto quando esse lado não é a altura.

No trapézio, dois trapézios congruentes formam paralelogramo de base B+b e altura h; metade de (B+b)h dá A=(B+b)h/2. Para B=18, b=10 e h=7, A=98 unidades².

Em quadriláteros convexos com diagonais perpendiculares, a decomposição em quatro triângulos basta para A=Dd/2; não é necessário que uma diagonal bissecte a outra. No losango ambas se bissectam; no deltoide adotado, geralmente apenas uma bissecta a outra. Para D=24 e d=10, A=120 unidades².

Ângulo entre diagonais

Para diagonais D,d e ângulo θ compreendido, A=Dd·sen(θ)/2. Quando θ=90°, sen(90°)=1. Não use essa fórmula sem conhecer o ângulo entre as diagonais.

Dedução das áreas de paralelogramo, trapézio e quadrilátero por diagonaisTrês painéis mostram rearranjo de paralelogramo, composição de dois trapézios e diagonais perpendiculares decompondo quadrilátero em quatro triângulos.paralelogramo → retângulo: bhdois trapézios: (B+b)hdiagonais perpendiculares: Dd/2
Figura esquemática, sem escala. Perpendicularidade, bases e decomposições são indicadas explicitamente.

Polígonos regulares

O apótema ap é o segmento perpendicular do centro ao ponto médio de um lado. Se P é o perímetro, a divisão em n triângulos isósceles congruentes dá:

A=n·ℓ·ap/2=P·ap/2

Cada triângulo tem base ℓ e altura ap; a soma das bases é P=nℓ. A fórmula exige polígono regular e apótema verdadeiro.

Em função do lado

Para n lados de medida ℓ: P=nℓ, ap=ℓ/[2·tan(180°/n)] em graus, ou ap=ℓ/[2·tan(π/n)] em radianos. Logo A=nℓ²/[4·tan(180°/n)].

O hexágono regular divide-se em seis triângulos equiláteros: A=6·ℓ²√3/4=3ℓ²√3/2. Para ℓ=4, A=24√3 unidades².

Polígono regular dividido em triângulosUm hexágono regular é dividido pelo centro em seis triângulos equiláteros; o apótema perpendicular alcança o ponto médio de um lado.apA=P·ap/2; no hexágono, seis equiláteros
Figura esquemática, sem escala. O apótema é perpendicular ao lado e termina em seu ponto médio.

Círculo, setor, coroa e segmento circular

A área corresponde ao disco delimitado pela circunferência: A=πR², com R>0. Circunferência é a curva e possui comprimento; círculo ou disco é a região e possui área. Para R=5 cm, A=25π cm².

Setor em graus

Se 0≤α≤360 é o valor numérico em graus, Asetor=(α/360)·πR². Para R=4 e α=90, A=4π.

Setor em radianos

Se 0≤θ≤2π está em radianos, Asetor=R²θ/2. Não substitua graus diretamente.

Coroa circular

R>r≥0: Acoroa=π(R²−r²), e não π(R−r)².

Setor de coroa

A=(α/360)·π(R²−r²), retirando o círculo menor no mesmo setor angular.

As fórmulas dos setores são equivalentes porque θ=πα/180. Para α=90, R=6 e r=2, o setor da coroa mede (1/4)π(36−4)=8π unidades²; a coroa inteira mede 32π.

Segmento circular menor

É a região entre uma corda e seu arco. Para θ em radianos, Asegmento=Asetor−Atriângulo=R²(θ−senθ)/2. Para o segmento maior, subtraia o menor de πR².

Círculo, setor, coroa e segmento circularQuatro painéis mostram um disco de raio R, um setor circular, uma coroa concêntrica e um segmento menor limitado por corda e arco.disco: πR²setor: fração angularcoroa: π(R²−r²)segmento: setor−triânguloRα
Figura esquemática, sem escala. Setor e segmento são regiões diferentes; a coroa exige circunferências concêntricas.

Figuras compostas, vazadas e sobrepostas

Decomposição

Divida a região em figuras conhecidas e some áreas disjuntas: Atotal=A₁+A₂+⋯+Aₙ.

Diferença

Em regiões vazadas, Asombreada=Aexterna−Ainterna.

Sobreposição

A(X∪Y)=A(X)+A(Y)−A(X∩Y).

Hipóteses

Não some a interseção duas vezes e não suponha tangência ou congruência pela aparência.

Se um círculo está inscrito num quadrado de lado 10, a tangência aos quatro lados garante diâmetro 10 e raio 5. A área externa ao círculo é 100−25π unidades².

Diferença de áreas e inclusão-exclusãoÀ esquerda, um círculo inscrito em quadrado representa diferença de áreas. À direita, duas regiões sobrepostas mostram a interseção que deve ser subtraída uma vez.quadrado−círculo inscritoA(X∪Y)=A(X)+A(Y)−A(X∩Y)X∩Y
Figura esquemática, sem escala. “Inscrito” fornece a tangência necessária; na união, a interseção foi contada duas vezes.

Semelhança, conversão de unidades e análise dimensional

Se figuras semelhantes têm razão linear k=comprimento₂/comprimento₁>0, então P₂/P₁=k e A₂/A₁=k². Em Geometria Espacial, volumes variam por k³. Nunca use k como razão de áreas.

Se Amenor=27 e k=4/3 para maior/menor, então Amaior=27·(4/3)²=48.

ConversãoEquivalência de área
1 cm²100 mm²
1 dm²100 cm²
1 m²10.000 cm²
1 km²1.000.000 m²
1 hectare10.000 m²

Como 1 m=100 cm, então 1 m²=(100 cm)²=10.000 cm². Logo 0,08 m²=800 cm², e não 8 cm². No sentido inverso, divida por 10.000.

Análise dimensional

base×altura, diagonal×diagonal e raio² geram unidade quadrada. Um resultado final em cm ou m não representa área; somar comprimento com área é inválido.

Estratégia de resolução

  1. Identifique a região cuja área é pedida.
  2. Registre todas as hipóteses geométricas.
  3. Escolha uma decomposição.
  4. Identifique base e altura correspondentes.
  5. Converta as medidas para a mesma unidade.
  6. Escolha a fórmula com menos incógnitas.
  7. Calcule primeiro de forma exata.
  8. Aproxime apenas se solicitado.
  9. Escreva a unidade quadrada.
  10. Verifique a ordem de grandeza.

Pegadinhas

  • Área e perímetroSão grandezas diferentes.
  • UnidadeÁrea exige unidade quadrada.
  • Lado inclinadoNão é automaticamente a altura.
  • PerpendicularidadeConfirme a distância de 90° relativa à base.
  • Ângulo trigonométricoDeve ser o compreendido.
  • HeronExige desigualdades triangulares.
  • SemiperímetroCalcule p antes de montar o radical.
  • pÉ semiperímetro, não perímetro.
  • ApótemaNão é o lado do polígono.
  • Polígono irregularNão usa P·ap/2.
  • Graus e radianosNão podem ser trocados diretamente.
  • CoroaNão é π(R−r)².
  • Raio e diâmetroNão são intercambiáveis.
  • TangênciaNão se conclui pela aparência.
  • SobreposiçãoA interseção não pode ser contada duas vezes.
  • EscalaRazão de áreas é k².
  • m² para cm²O fator é 10.000.
  • Arredondamentoπ e raízes ficam exatos até o final.

Questões resolvidas

1. Triângulo por base e altura

Dados: b=12 cm e h=7 cm, perpendiculares.

A=bh/2=12·7/2.

Resultado: A=42 cm².

Verificação: metade do retângulo 12×7.

2. Dois lados e ângulo

a=8 cm, b=10 cm e C=30° compreendido.

A=ab·sen(C)/2=8·10·(1/2)/2.

Resultado: A=20 cm².

O seno é do ângulo entre os lados dados.

3. Heron

Lados 13 cm,14 cm,15 cm satisfazem as desigualdades.

p=(13+14+15)/2=21 cm.

A=√(21·8·7·6)=√7056.

Resultado: A=84 cm².

4. Trapézio

B=18 cm, b=10 cm, h=7 cm perpendicular.

A=(B+b)h/2=(18+10)·7/2.

Resultado: A=98 cm².

Equivale a base média 14 vezes altura 7.

5. Losango

Diagonais perpendiculares D=24 cm e d=10 cm.

A=Dd/2=24·10/2.

Resultado: A=120 cm².

6. Hexágono regular

Seis lados de ℓ=4 cm.

Seis triângulos equiláteros: A=6·ℓ²√3/4.

A=6·16√3/4.

Resultado exato: A=24√3 cm².

7. Setor de coroa

α=90°, R=6 cm, r=2 cm, círculos concêntricos.

A=(90/360)π(6²−2²).

Resultado exato: A=8π cm².

8. Círculo inscrito no quadrado

Quadrado de lado 10 cm; tangência garante R=5 cm.

Aexterna=10²−π·5².

Resultado exato: 100−25π cm².

Não se aproxima π sem solicitação.

9. Semelhança

Amenor=27 cm² e razão linear maior/menor 4/3.

Amaior/Amenor=(4/3)²=16/9.

Amaior=27·16/9.

Resultado: 48 cm².

10. Escala e conversão combinadas

Amaior=0,72 m² e razão linear menor/maior 1/3.

Amenor=0,72·(1/3)²=0,08 m².

0,08·10.000=800.

Resultado: Amenor=800 cm².

Exercícios

Fácil

1. A altura relativa a uma base de um triângulo é:

A) qualquer lado inclinadoB) a distância perpendicular do vértice oposto à reta da baseC) sempre um segmento internoD) o maior lado
Fácil

2. Triângulo com b=12 cm e h=7 cm possui área:

A) 84 cm²B) 19 cm²C) 42 cm²D) 168 cm²
Fácil

3. Um paralelogramo de base 8 cm e altura perpendicular 15 cm possui área:

A) 120 cm²B) 46 cm²C) 60 cm²D) 23 cm²
Fácil

4. Um círculo de raio 5 cm possui área:

A) 10π cm²B) 5π cm²C) 100π cm²D) 25π cm²
Médio

5. Dois lados medem 8 cm e 10 cm e o ângulo compreendido mede 30°. A área é:

A) 40 cm²B) 20 cm²C) 80 cm²D) 10 cm²
Médio

6. Um triângulo de lados 13 cm,14 cm,15 cm tem área:

A) 42 cm²B) 21 cm²C) 84 cm²D) 168 cm²
Médio

7. Um triângulo equilátero de lado 8 cm tem área:

A) 16√3 cm²B) 8√3 cm²C) 32√3 cm²D) 64√3 cm²
Médio

8. Trapézio com bases 18 cm e 10 cm e altura 7 cm possui área:

A) 196 cm²B) 63 cm²C) 126 cm²D) 98 cm²
Médio

9. Um losango — ou deltoide convexo — tem diagonais perpendiculares de 24 cm e 10 cm. Sua área é:

A) 240 cm²B) 120 cm²C) 34 cm²D) 68 cm²
Difícil

10. Hexágono regular de lado 4 cm possui área:

A) 12√3 cm²B) 48√3 cm²C) 24√3 cm²D) 96 cm²
Difícil

11. Setor circular de 90° e raio 4 cm possui área:

A) 4π cm²B) 8π cm²C) 16π cm²D) 2π cm²
Difícil

12. Coroa circular de raios 6 cm e 2 cm possui área:

A) 16π cm²B) 8π cm²C) 64π cm²D) 32π cm²
Difícil

13. Um círculo está inscrito num quadrado de lado 10 cm. A área do quadrado externa ao círculo é:

A) 100−10π cm²B) 100−25π cm²C) 25π cm²D) 50−25π cm²
Difícil

14. A conversão correta de 2,5 m² para cm² é:

A) 250 cm²B) 2.500 cm²C) 25.000 cm²D) 250.000 cm²
Difícil

15. Uma figura tem área 0,72 m². Uma semelhante menor tem razão linear menor/maior 1/3. Sua área é:

A) 800 cm²B) 80 cm²C) 8.000 cm²D) 2.400 cm²

Gabarito comentado:

1-B: altura é perpendicular à reta da base e pode ser externa; lado inclinado sem 90° não serve.

2-C: A=bh/2=12·7/2=42 cm²; 84 omite a divisão por 2.

3-A: no paralelogramo, a altura dada é perpendicular à base: A=8·15=120 cm²; o lado inclinado não seria usado.

4-D: A=πR²=π·5²=25π cm²; não se usa diâmetro nem apenas R.

5-B: C=30° é compreendido: A=8·10·sen30°/2=20 cm².

6-C: p=21 e Heron dá √(21·8·7·6)=84 cm²; os lados satisfazem as desigualdades.

7-A: A=ℓ²√3/4=64√3/4=16√3 cm², resultado exato.

8-D: h é perpendicular: A=(18+10)·7/2=98 cm².

9-B: a perpendicularidade permite decompor losango ou deltoide: A=24·10/2=120 cm²; bisseção mútua não é necessária para a área.

10-C: seis equiláteros fornecem A=6·4²√3/4=24√3 cm².

11-A: 90/360=1/4; A=(1/4)π·4²=4π cm².

12-D: A=π(6²−2²)=π(36−4)=32π cm², não π(6−2)².

13-B: “inscrito” garante diâmetro 10 e R=5; diferença=100−25π cm².

14-C: 1 m²=10.000 cm²; 2,5·10.000=25.000 cm².

15-A: áreas variam pelo quadrado: 0,72·(1/3)²=0,08 m²=800 cm².

Resumo final

Área e perímetro

Região em unidades quadradas versus contorno em unidades lineares.

Base e altura

Devem corresponder e ser perpendiculares.

Triângulos

bh/2, ab·sen(C)/2, Heron e equilátero.

Heron

Exige positividade, semiperímetro e desigualdades triangulares.

Quadriláteros

Use bases, altura, diagonais e ângulo com as hipóteses adequadas.

Polígono regular

A=P·ap/2, com apótema verdadeiro.

Regiões circulares

Círculo, setor, coroa e segmento têm fórmulas distintas.

Composição

Decomponha, subtraia vazios e corrija sobreposição.

Semelhança

Razão linear k produz razão de áreas k².

Conversão

Eleve ao quadrado o fator linear.

Resultado exato

Preserve π e raízes até eventual aproximação final.

Verificação

Confira unidade quadrada e ordem de grandeza.