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Poliedros, planificações e relação de Euler

1ª série · Ensino Médio diurno · Espírito SantoPercurso edumaterial

O que vais aprender

  • Distinguir faces, arestas, vértices e tipos de sólido.
  • Usar contagens e Euler em poliedros convexos.

Antes de começar

  • Polígonos e visualização de sólidos

Entenda a relação

Um poliedro fechado tem superfície formada por faces planas poligonais. Cada face é uma região, cada aresta é um segmento de encontro de duas faces e cada vértice é um ponto de encontro de arestas. Cilindros e cones circulares têm partes curvas; esferas também. Ter volume não é a característica que distingue poliedros desses outros sólidos.

Um prisma de base com n lados possui duas bases congruentes e n faces laterais: F=n+2, V=2n e A=3n. Uma pirâmide tem uma base, um ápice e n triângulos laterais: F=n+1, V=n+1 e A=2n. Essas contagens incluem partes escondidas numa vista; conte a estrutura inteira, e não só as linhas desenhadas.

A relação V−A+F=2 vale para os poliedros convexos considerados aqui. Ela permite recuperar uma contagem a partir das outras duas, mas uma tripla que satisfaz a igualdade não prova sozinha que existe o sólido descrito. Uma planificação representa as faces abertas no plano; quantidade e forma das faces são necessárias, e a disposição das peças também precisa permitir fechar sem sobreposição.

Planificação
Disposição plana das faces que pode ser dobrada para formar a superfície de um sólido.

Como organizar a resolução

  1. Identifique base e organização lateral.
  2. Conte faces, arestas e vértices, incluindo os ocultos.
  3. Se o sólido for convexo, confira Euler e explique o papel de cada contagem.

Um caso resolvido

Determine V,A,F de um prisma triangular fechado.

  1. Duas bases de três vértices dão V=6.
  2. Três arestas em cada base e três ligações dão A=9.
  3. Duas bases e três laterais dão F=5; 6−9+5=2.

V=6, A=9, F=5.

Confira antes de concluir

Há três faces na vista, logo o prisma tem três faces.

A vista pode ocultar faces; conte as duas bases e as três laterais.

Uma representação parcial não substitui o inventário de todas as regiões do sólido.

  • Euler depende da classe de sólido declarada.
  • Uma planificação precisa de faces e disposição compatíveis.
Prisma triangular com bases verdes e faces laterais azuis, ao lado da planificação com dois triângulos e três retângulos; setas identificam bases e faces laterais.
A planificação mostra regiões que podem ficar ocultas na vista do sólido.

Verifica agora

  1. Ver a ilustração

    Um prisma de base heptagonal recebe 0,5 m de fita por aresta. Qual extensão de fita, em metros?

    Ver solução explicada

    Resposta: 10,5

    Arestas 3×7=21; fita 21×0,5=10,5m.

  2. Ver a ilustração

    Uma pirâmide de base octogonal recebe um protetor por vértice, a R$ 2 cada, e compra-se um extra. Qual custo, em reais?

    Ver solução explicada

    Resposta: 20

    Vértices 8+1=9; com reserva 10; custo 20reais.

  3. Ver a ilustração

    Um poliedro convexo tem V=7 e F=7. Quantas arestas?

    Ver solução explicada

    Resposta: 12

    Arestas são vértices mais faces menos dois.

  4. Ver a ilustração

    Um poliedro convexo tem V=12 e A=18. Quantas faces?

    Ver solução explicada

    Resposta: 8

    Faces são dois menos vértices mais arestas.

Alinhamento curricular e fontes

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