Ângulos, polígonos e suas propriedades

Ângulos e polígonos estão presentes em plantas de construções, estruturas metálicas, placas de trânsito, pisos, embalagens, mapas e projetos de engenharia. Para analisar essas formas, não basta reconhecer seus nomes: é necessário compreender as relações entre seus elementos e usar propriedades para determinar medidas desconhecidas.

Nesta postagem, retomaremos os conceitos fundamentais de ângulos e avançaremos para o estudo dos polígonos. Resolveremos problemas envolvendo ângulos complementares e suplementares, retas paralelas cortadas por uma transversal, soma dos ângulos internos, ângulos externos, diagonais e polígonos regulares.

Conhecimentos de base e habilidades relacionadas

O estudo dos ângulos funciona como base para toda a Geometria Plana. As propriedades dos polígonos relacionam-se às habilidades EM13MAT505 e EM13MAT506, especialmente na análise de configurações geométricas, ladrilhamentos, perímetros e áreas.

Para acompanhar a postagem, é importante saber:

  • realizar operações com números reais;
  • resolver equações do primeiro grau;
  • identificar pontos, retas, semirretas e segmentos;
  • interpretar figuras geométricas e informações apresentadas em desenhos;
  • distinguir uma propriedade geral de uma característica observada apenas em um desenho.

1. O que é um ângulo?

Um ângulo é a região determinada por duas semirretas que possuem a mesma origem. Essa origem é o vértice, e as semirretas são os lados do ângulo.

O A B abertura do ângulo lado OA lado OB
No símbolo ∠AOB, a letra central indica o vértice. Portanto, o vértice é O.

A medida de um ângulo pode ser expressa em graus. Uma volta completa corresponde a 360°, meia volta corresponde a 180° e um quarto de volta corresponde a 90°.

Atenção: o tamanho dos lados desenhados não altera a medida do ângulo. A medida depende da abertura entre as semirretas.

Classificação dos ângulos

ClassificaçãoMedidaExemplo
Nulo0°Os lados coincidem.
AgudoMaior que 0° e menor que 90°35°
Reto90°Canto de uma folha retangular.
ObtusoMaior que 90° e menor que 180°125°
Raso180°Duas semirretas opostas.
CôncavoMaior que 180° e menor que 360°240°
Completo360°Uma volta completa.
Exemplo 1 — Giro de uma câmera

Uma câmera estava voltada para o norte e girou 135° no sentido horário. Como 90°<135°<180°, o giro corresponde a um ângulo obtuso.

Para completar uma volta, ainda faltam:

360°−135°=225°
Exemplo 2 — Ponteiros de um relógio

Às 3 horas, o ponteiro dos minutos está no 12 e o ponteiro das horas está no 3. O mostrador foi dividido em 12 partes iguais, então cada intervalo mede:

360°÷12=30°

Entre o 12 e o 3 existem três intervalos. Logo, o menor ângulo entre os ponteiros mede:

3·30°=90°

2. Ângulos consecutivos, adjacentes e opostos pelo vértice

Dois ângulos são consecutivos quando possuem o mesmo vértice e um lado comum. Eles são adjacentes quando, além de consecutivos, não possuem pontos internos em comum.

Quando duas retas se cruzam, formam quatro ângulos. Os ângulos que ficam um de frente para o outro são chamados de opostos pelo vértice e possuem a mesma medida.

x x O AB CD
Os ângulos destacados são opostos pelo vértice e, por isso, têm a mesma medida.
Exemplo 3 — Cruzamento de duas ruas

Duas ruas retilíneas se cruzam. Um dos ângulos formados mede 68°. O ângulo oposto também mede 68°.

Cada ângulo adjacente forma, com o ângulo de 68°, um ângulo raso:

180°−68°=112°

Assim, os quatro ângulos medem 68°, 112°, 68° e 112°.

3. Ângulos complementares e suplementares

Ângulos complementares

Suas medidas somam 90°.

α+β=90°

Ângulos suplementares

Suas medidas somam 180°.

α+β=180°
Exemplo 4 — Medidas algébricas

Dois ângulos complementares medem 2x+6° e x+12°. Determine as medidas.

Como são complementares, a soma é 90°:

(2x+6)+(x+12)=90
3x+18=90
3x=72
x=24

Substituindo x:

2x+6=2·24+6=54°
x+12=24+12=36°

Verificação: 54°+36°=90°.

Exemplo 5 — Inclinação de uma rampa

Em uma representação lateral, uma rampa forma 12° com o piso horizontal. Como a parede é perpendicular ao piso, o ângulo entre a rampa e a parede é complementar a 12°:

90°−12°=78°

Pratique 1

Questão 1 Uma porta giratória realizou um giro de 225°. Classifique esse ângulo e determine quantos graus faltam para completar uma volta.

Questão 2 Dois ângulos opostos pelo vértice medem 5x−8° e 3x+24°. Determine x e a medida desses ângulos.

Questão 3 O suplemento de um ângulo mede o triplo desse ângulo. Determine as duas medidas.

Questão 4 Às 2 horas, qual é o menor ângulo formado pelos ponteiros de um relógio?

Ver respostas

Questão 1

Como 180°<225°<360°, o ângulo é côncavo. Para completar a volta:

360°−225°=135°

Questão 2

Ângulos opostos pelo vértice são iguais:

5x−8=3x+24
2x=32
x=16

Cada um mede 5·16−8=72°.

Questão 3

Se o ângulo mede x, seu suplemento mede 3x:

x+3x=180°
4x=180°
x=45°

Os ângulos medem 45° e 135°.

Questão 4

Cada intervalo do relógio mede 30°. Entre o 12 e o 2 há dois intervalos:

2·30°=60°

4. Retas paralelas cortadas por uma transversal

Duas retas de um mesmo plano são paralelas quando não possuem ponto em comum. Uma terceira reta que cruza as duas é chamada de transversal.

Quando duas retas paralelas são cortadas por uma transversal, formam-se oito ângulos. As relações entre esses ângulos permitem determinar todas as medidas conhecendo apenas uma delas.

rst 12 34 56 78
As retas r e s são paralelas e t é transversal. Em laranja, 1 e 5 são correspondentes; em verde, 3 e 6 são alternos internos.
RelaçãoExemplos na figuraPropriedade
Correspondentes1 e 5; 2 e 6; 3 e 7; 4 e 8Possuem medidas iguais.
Alternos internos3 e 6; 4 e 5Possuem medidas iguais.
Alternos externos1 e 8; 2 e 7Possuem medidas iguais.
Colaterais internos3 e 5; 4 e 6São suplementares.
Colaterais externos1 e 7; 2 e 8São suplementares.
Condição necessária: essas igualdades dependem do paralelismo. Se as duas retas não forem paralelas, não podemos aplicar automaticamente essas propriedades.
Exemplo 6 — Faixas paralelas de uma avenida

Duas faixas divisórias paralelas são cruzadas por uma rua transversal. Um dos ângulos agudos mede 64°. Todos os ângulos correspondentes, alternos e opostos a ele também medem 64°.

Os ângulos obtusos são suplementares aos agudos:

180°−64°=116°

Portanto, a configuração possui quatro ângulos de 64° e quatro ângulos de 116°.

Exemplo 7 — Verificando uma medida desconhecida

Dois ângulos colaterais internos são representados por 3x+12° e 5x−8°. Como as retas são paralelas, esses ângulos são suplementares:

(3x+12)+(5x−8)=180
8x+4=180
8x=176
x=22

As medidas são 3·22+12=78° e 5·22−8=102°. A soma é 180°.

Pratique 2

Questão 1 Duas retas paralelas são cortadas por uma transversal. Se um dos ângulos mede 47°, determine as duas medidas diferentes que aparecem na configuração.

Questão 2 Dois ângulos alternos internos medem 4x+6° e 6x−28°. Determine x e a medida de cada ângulo.

Questão 3 Em uma planta urbana, duas avenidas paralelas são cortadas por uma rua. Dois ângulos colaterais internos medem 7x−5° e 3x+25°. Determine as medidas.

Questão 4 Um estudante concluiu que dois ângulos correspondentes são iguais apenas porque estão na mesma posição relativa. Qual informação ainda precisa ser verificada?

Ver respostas

Questão 1

Os ângulos iguais ao dado medem 47°. Os adjacentes medem:

180°−47°=133°

As duas medidas são 47° e 133°.

Questão 2

Alternos internos são iguais:

4x+6=6x−28
34=2x
x=17

Cada ângulo mede 4·17+6=74°.

Questão 3

Colaterais internos são suplementares:

(7x−5)+(3x+25)=180
10x+20=180
x=16

As medidas são 7·16−5=107° e 3·16+25=73°.

Questão 4

É necessário verificar se as duas retas cortadas pela transversal são paralelas.

5. Ângulos de um triângulo

Todo triângulo possui três ângulos internos cuja soma é 180°.

α+β+γ=180°

Um ângulo externo de um triângulo é formado por um lado e pelo prolongamento do lado adjacente. Sua medida é igual à soma dos dois ângulos internos não adjacentes a ele.

ABC αβe
O ângulo externo e é formado pelo lado BC e pelo prolongamento de AC. Sua medida é igual à soma dos ângulos internos α e β.
Exemplo 8 — Estrutura triangular de um telhado

Uma estrutura triangular possui dois ângulos internos de 48° e 67°. O terceiro mede:

180°−48°−67°=65°
Exemplo 9 — Ângulo externo

Em um triângulo, um ângulo externo mede 125° e um dos ângulos internos não adjacentes mede 52°. O outro ângulo interno não adjacente mede:

125°−52°=73°

O ângulo interno adjacente ao externo é suplementar a 125° e mede 55°.

6. O que é um polígono?

Um polígono é uma figura plana fechada formada apenas por segmentos de reta que se encontram dois a dois em suas extremidades, sem cruzamentos entre lados não consecutivos.

Os principais elementos de um polígono são:

  • lados: segmentos que formam seu contorno;
  • vértices: pontos de encontro de dois lados consecutivos;
  • ângulos internos: ângulos formados no interior da figura;
  • ângulos externos: ângulos formados por um lado e pelo prolongamento do lado consecutivo;
  • diagonais: segmentos que ligam dois vértices não consecutivos.
ABC DE diagonal AC diagonal AD lado AB
De cada vértice de um pentágono partem duas diagonais.

Classificação pelo número de lados

Número de ladosNomeNúmero de ladosNome
3Triângulo8Octógono
4Quadrilátero9Eneágono ou nonágono
5Pentágono10Decágono
6Hexágono12Dodecágono
7Heptágono20Icoságono

Polígonos convexos e não convexos

Um polígono é convexo quando qualquer segmento que liga dois pontos de seu interior permanece inteiramente dentro da figura. Em um polígono não convexo, existe pelo menos um desses segmentos com uma parte fora da figura.

Outra forma de reconhecer: todo ângulo interno de um polígono convexo é menor que 180°. Um polígono não convexo possui pelo menos um ângulo interno maior que 180°.

Polígonos regulares

Um polígono é regular quando possui todos os lados congruentes e todos os ângulos internos congruentes. Ter apenas lados iguais não é suficiente, assim como ter apenas ângulos iguais também não basta.

Leitura do desenho: nunca suponha que lados ou ângulos são iguais apenas porque parecem iguais. A igualdade precisa estar indicada ou resultar de uma propriedade.

7. Diagonais de um polígono convexo

Em um polígono de n lados, cada vértice pode ser ligado por uma diagonal a n−3 vértices. Excluímos o próprio vértice e os dois vértices vizinhos, pois as ligações com os vizinhos são lados.

Ao multiplicar n por n−3, cada diagonal é contada duas vezes, uma a partir de cada extremidade. Por isso, dividimos por 2:

d=n(n−3)2
Exemplo 10 — Diagonais de um octógono

Para um octógono, n=8:

d=8(8−3)2=8·52=20

Um octógono possui 20 diagonais.

Exemplo 11 — Descobrindo o polígono pelo número de diagonais

Um polígono convexo possui 35 diagonais. Quantos lados ele tem?

n(n−3)2=35
n(n−3)=70
n²−3n−70=0
(n−10)(n+7)=0

As soluções são n=10 e n=−7. Como o número de lados precisa ser positivo, o polígono é um decágono.

8. Soma dos ângulos internos

Partindo de um vértice de um polígono convexo de n lados, podemos dividi-lo em n−2 triângulos. Como a soma dos ângulos internos de cada triângulo é 180°, temos:

Si=(n−2)·180°
PolígononTriângulos formadosSoma interna
Triângulo31180°
Quadrilátero42360°
Pentágono53540°
Hexágono64720°
Decágono1081.440°
Exemplo 12 — Soma interna de um dodecágono

Um dodecágono possui n=12 lados:

Si=(12−2)·180°=10·180°=1.800°
Exemplo 13 — Polígono determinado pela soma interna

A soma dos ângulos internos de um polígono convexo é 1.260°. Determine o número de lados.

(n−2)·180=1.260
n−2=7
n=9

O polígono possui nove lados: é um eneágono.

Pratique 3

Questão 1 Quantas diagonais possui um decágono?

Questão 2 Uma praça tem a forma de um polígono convexo de 12 lados. Quantas diagonais poderiam ligar seus vértices?

Questão 3 Calcule a soma dos ângulos internos de um polígono de 15 lados.

Questão 4 A soma dos ângulos internos de um polígono é 1.980°. Determine o número de lados.

Ver respostas

Questão 1

d=10(10−3)/2=10·7/2=35

Questão 2

d=12(12−3)/2=12·9/2=54

Questão 3

Si=(15−2)·180°=13·180°=2.340°

Questão 4

(n−2)·180=1.980
n−2=11
n=13

9. Ângulos de um polígono regular

Em um polígono regular, todos os ângulos internos têm a mesma medida. Dividimos a soma dos ângulos internos pelo número de ângulos:

i=(n−2)·180°n

A soma de um ângulo interno com o ângulo externo adjacente é 180°. Em um polígono regular, todos os ângulos externos são iguais e sua soma é 360°:

e=360°n
i+e=180°
Propriedade geral: escolhendo um ângulo externo em cada vértice, todos no mesmo sentido, a soma é 360° em qualquer polígono convexo. A fórmula e=360°/n exige que o polígono seja regular.
Exemplo 14 — Ângulos de um hexágono regular

Para n=6:

e=360°÷6=60°
i=180°−60°=120°

Cada ângulo interno mede 120° e cada ângulo externo mede 60°.

Exemplo 15 — Identificando o polígono pelo ângulo externo

Em um polígono regular, cada ângulo externo mede 24°. Então:

n=360°÷24°=15

O polígono regular possui 15 lados. Cada ângulo interno mede 180°−24°=156°.

Exemplo 16 — Ângulos internos desconhecidos

Os ângulos internos de um pentágono convexo medem 95°, 110°, 120°, 105° e x. Como a soma interna do pentágono é 540°:

95+110+120+105+x=540
430+x=540
x=110°

10. Polígonos em ladrilhamentos

Ladrilhar o plano significa cobrir uma superfície sem deixar espaços vazios e sem sobrepor peças. Em torno de cada ponto interior do ladrilhamento, os ângulos das peças precisam completar 360°.

Entre os polígonos regulares, somente três formam ladrilhamentos usando um único tipo de peça:

Triângulo equilátero

Ângulo interno: 60°

6·60°=360°

Quadrado

Ângulo interno: 90°

4·90°=360°

Hexágono regular

Ângulo interno: 120°

3·120°=360°

Um pentágono regular não ladrilha o plano sozinho, pois seu ângulo interno mede 108° e 360° não é múltiplo de 108°.

Exemplo 17 — Piso com dois tipos de peças

Em torno de um vértice de um piso encontram-se dois octógonos regulares e um quadrado. Verifique se há fechamento.

O ângulo interno do octógono regular é:

i=(8−2)·180°÷8=135°

Somando os ângulos em torno do vértice:

135°+135°+90°=360°

As peças fecham o entorno do vértice sem lacuna angular.

Pratique 4

Questão 1 Determine as medidas de cada ângulo interno e externo de um decágono regular.

Questão 2 Cada ângulo externo de um polígono regular mede 18°. Quantos lados ele possui?

Questão 3 Um arquiteto pretende reunir três pentágonos regulares em torno de um único ponto. As peças completarão 360°? Justifique.

Questão 4 Em torno de um vértice de um mosaico são colocados um triângulo equilátero, dois quadrados e um hexágono regular. Verifique se a composição fecha o entorno do ponto.

Ver respostas

Questão 1

e=360°÷10=36°
i=180°−36°=144°

Questão 2

n=360°÷18°=20 lados

Questão 3

Cada ângulo interno do pentágono regular mede 108°:

3·108°=324°

Não há fechamento. Fica uma lacuna angular de 360°−324°=36°.

Questão 4

60°+2·90°+120°=360°

Sim. A soma é 360°, portanto a composição fecha o entorno do ponto.

11. Erros frequentes

  • Confiar apenas na aparência: um desenho pode não estar em escala. Use as informações e propriedades indicadas.
  • Confundir complementar com suplementar: complementares somam 90°; suplementares somam 180°.
  • Usar relações de paralelas sem confirmar o paralelismo: ângulos correspondentes só são necessariamente iguais quando as retas são paralelas.
  • Contar diagonais como lados: a diagonal liga vértices não consecutivos; o lado liga vértices consecutivos.
  • Esquecer a divisão por 2 na fórmula das diagonais: cada diagonal seria contada a partir de suas duas extremidades.
  • Usar n·180° para a soma interna: um polígono de n lados é dividido em n−2 triângulos, portanto Si=(n−2)·180°.
  • Aplicar a fórmula do ângulo interno individual a um polígono qualquer: dividir a soma por n fornece cada ângulo somente quando o polígono é regular.
  • Afirmar que todo polígono de lados iguais é regular: também é necessário que todos os ângulos internos sejam iguais.

12. Revisão e aprofundamento

Questão 1 — Painel solar

Um painel solar forma um ângulo de 32° com uma base horizontal. A haste vertical de sustentação é perpendicular à base. Determine o ângulo agudo formado entre o painel e a haste.

Questão 2 — Cruzamento

Duas vias retilíneas se cruzam. Dois ângulos opostos pelo vértice são representados por 7x−19° e 4x+32°. Determine x e as quatro medidas formadas no cruzamento.

Questão 3 — Ruas paralelas

Duas ruas paralelas são cortadas por uma avenida transversal. Um par de ângulos colaterais internos mede 6x+12° e 4x−2°. Determine x e as medidas desses ângulos.

Questão 4 — Estrutura triangular

Em uma estrutura triangular, um ângulo externo mede 142°. Um dos ângulos internos não adjacentes mede 65°. Determine os outros dois ângulos internos do triângulo.

Questão 5 — Janela quadrilateral

Os ângulos internos de uma janela quadrilateral medem x+20°, 2x+10°, x+40° e 2x−10°. Determine x e as quatro medidas.

Questão 6 — Rede de ligações

Os dez pontos de conexão de uma rede estão posicionados nos vértices de um decágono convexo. Cada ligação entre vértices não consecutivos é representada por uma diagonal. Quantas ligações desse tipo podem ser traçadas?

Questão 7 — Projeto de uma praça

Uma praça tem a forma de um polígono convexo cuja soma dos ângulos internos é 2.340°. Determine o número de lados e o número total de diagonais.

Questão 8 — Placa regular

Uma placa tem a forma de um polígono regular de 12 lados. Determine a medida de cada ângulo interno e de cada ângulo externo.

Questão 9 — Trajeto fechado

Um robô percorre o contorno de uma pista que tem a forma de um octógono regular. Em cada vértice, ele gira pelo menor ângulo necessário para seguir o próximo lado. Qual é a medida de cada giro? Qual será a soma dos oito giros?

Questão 10 — Número de diagonais

Um polígono convexo possui 54 diagonais. Determine o número de lados e a soma de seus ângulos internos.

Questão 11 — Ângulo interno de 165°

Cada ângulo interno de um polígono regular mede 165°. Quantos lados possui esse polígono?

Questão 12 — Jardim pentagonal

Um jardim tem a forma de um pentágono convexo. Quatro de seus ângulos internos medem 92°, 108°, 115° e 130°. Determine o quinto ângulo.

Questão 13 — Piso com polígonos regulares

Em torno de um ponto de um piso encontram-se dois triângulos equiláteros e dois hexágonos regulares. Essa composição fecha o entorno do ponto sem lacunas e sem sobreposição? Justifique por meio dos ângulos.

Questão 14 — Mosaico de octógonos e quadrados

Uma peça octogonal regular possui ângulo interno de 135°. Quantos quadrados devem acompanhar dois octógonos regulares em torno de um mesmo vértice para completar 360°?

Questão 15 — Análise de uma afirmação

Um estudante afirmou: “Se um polígono tem todos os lados com a mesma medida, então ele é regular”. A afirmação é sempre verdadeira? Explique e indique qual condição adicional é necessária.

Gabarito e resoluções detalhadas

Questão 1

A base horizontal e a haste vertical formam 90°. O painel divide esse ângulo reto em duas partes: 32° e o ângulo procurado.

90°−32°=58°

O ângulo entre o painel e a haste mede 58°.

Questão 2

Ângulos opostos pelo vértice possuem a mesma medida:

7x−19=4x+32
3x=51
x=17

Cada um desses ângulos mede:

7·17−19=119−19=100°

Os ângulos adjacentes são suplementares:

180°−100°=80°

As quatro medidas são 100°, 80°, 100° e 80°.

Questão 3

Ângulos colaterais internos de paralelas são suplementares:

(6x+12)+(4x−2)=180
10x+10=180
10x=170
x=17

As medidas são:

6·17+12=114°
4·17−2=66°

A verificação 114°+66°=180° confirma o resultado.

Questão 4

O ângulo externo é igual à soma dos dois internos não adjacentes. Se um deles mede 65°:

142°−65°=77°

O ângulo interno adjacente ao externo forma com ele um par suplementar:

180°−142°=38°

Os ângulos internos são 65°, 77° e 38°.

Questão 5

A soma interna de qualquer quadrilátero convexo é 360°:

(x+20)+(2x+10)+(x+40)+(2x−10)=360
6x+60=360
6x=300
x=50

As medidas são:

70°, 110°, 90° e 90°

A soma 70°+110°+90°+90°=360° confirma o resultado.

Questão 6

Para o decágono, n=10:

d=10(10−3)/2=10·7/2=35

Podem ser traçadas 35 ligações diagonais.

Questão 7

Usamos a soma dos ângulos internos:

(n−2)·180=2.340
n−2=13
n=15

Agora calculamos as diagonais:

d=15(15−3)/2=15·12/2=90

A praça tem 15 lados e 90 diagonais.

Questão 8

O ângulo externo de um polígono regular de 12 lados é:

e=360°/12=30°

O interno é suplementar ao externo:

i=180°−30°=150°

Cada ângulo interno mede 150° e cada externo mede 30°.

Questão 9

O menor giro realizado ao prolongar um lado e seguir o próximo é o ângulo externo:

e=360°/8=45°

Após percorrer toda a pista, a soma dos giros é:

8·45°=360°

Cada giro mede 45° e a soma mede 360°.

Questão 10

Aplicamos a fórmula das diagonais:

n(n−3)/2=54
n(n−3)=108
n²−3n−108=0
(n−12)(n+9)=0

Como n precisa ser positivo, n=12. A soma interna é:

Si=(12−2)·180°=1.800°

O polígono possui 12 lados e soma interna de 1.800°.

Questão 11

O ângulo externo é suplementar ao interno:

e=180°−165°=15°

Em um polígono regular:

n=360°/15°=24

O polígono possui 24 lados.

Questão 12

A soma interna de um pentágono é:

Si=(5−2)·180°=540°

Somando os quatro ângulos conhecidos:

92°+108°+115°+130°=445°

O quinto ângulo mede:

540°−445°=95°

Questão 13

Cada triângulo equilátero possui ângulo de 60° e cada hexágono regular possui ângulo de 120°:

2·60°+2·120°=120°+240°=360°

Sim. A soma é 360°, então a composição fecha o entorno do ponto.

Questão 14

Dois octógonos ocupam:

2·135°=270°

Faltam 360°−270°=90°. Como o ângulo interno do quadrado é 90°, é necessário um quadrado.

Questão 15

A afirmação não é sempre verdadeira. Um losango, por exemplo, pode possuir os quatro lados iguais e ângulos internos com medidas diferentes. Para ser regular, um polígono precisa ter todos os lados congruentes e todos os ângulos internos congruentes.

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