Construções geométricas

Guia de estudo · Revisado em 16/09/2026

BNCC · EF08MA15BNCC · EF08MA17BNCC · EF07MA22BNCC · EF07MA24

Um marceneiro marca o meio exato de uma tábua sem régua graduada; uma operadora escolhe o único ponto equidistante de três vilarejos para erguer uma torre. Como um traçado com régua sem marcas e compasso garante uma propriedade sem medir nada, e como "equidistante" vira uma reta que se pode desenhar?

O que você vai aprender

  • Enunciar as três operações permitidas com régua não graduada e compasso e explicar por que uma construção correta é uma demonstração: o compasso garante distâncias iguais sem medir.
  • Usar os casos de congruência LLL, LAL, ALA e LAAo para justificar cada construção, e reconhecer que AAA garante apenas semelhança e que LLA (ângulo não compreendido) é ambíguo.
  • Construir e justificar a mediatriz de um segmento, a bissetriz de um ângulo, o transporte de um ângulo, a perpendicular e a paralela por um ponto e a divisão de um segmento em partes iguais (teorema de Tales), com a condição sobre a abertura do compasso.
  • Traduzir condições de equidistância em lugares geométricos (circunferência, mediatriz, par de bissetrizes, par de paralelas) e resolver problemas de ponto equidistante pela interseção de dois lugares, incluindo o caso sem solução (pontos colineares).
  • Localizar circuncentro, incentro, baricentro e ortocentro como interseções de mediatrizes, bissetrizes, medianas e alturas, com a posição de cada um conforme o triângulo seja acutângulo, retângulo ou obtusângulo, e a razão 2 : 1 do baricentro.
  • Calcular os raios das circunferências inscrita e circunscrita no triângulo retângulo (r = (a + b − c)/2 e R = c/2) e no equilátero (R = 2r), e reconhecer o ângulo inscrito num diâmetro como reto.
  • Construir triângulo equilátero, quadrado e hexágono regular e ler itens reais do PAS/UnB (2005/97, 2009/106, 2012/30, 2013/73, 2024/48 e 95; PAS 2 2018/83; PAS 3 2014/97) e do ENEM (2005, 2024) identificando o que a figura garante e o lugar geométrico envolvido.

Três problemas, três ofícios. Uma operadora de telefonia precisa de um ponto que fique à mesma distância de três vilarejos para erguer uma torre. Um marceneiro quer o meio exato de uma tábua de 40 cm, mas a régua que tem não é graduada. Um arquiteto precisa traçar na planta uma rua paralela a outra, passando por um ponto já marcado. Nenhum dos três resolve medindo; os três resolvem construindo. O marceneiro abre o compasso em 25 cm, apoia a ponta seca numa extremidade da tábua e risca um arco, repete o gesto na outra extremidade e une com a régua os dois cruzamentos dos arcos; o risco atravessa a tábua a 20 cm de cada ponta, em ângulo reto com a borda, e ele sabe disso sem ter lido um número sequer. A operadora traça as mediatrizes de dois dos três segmentos que ligam os vilarejos; a torre fica onde elas se cruzam, e em nenhum outro lugar. O arquiteto transporta um ângulo com o compasso, e a paralela sai exata.

Esta página é sobre isso: o que uma régua sem marcas e um compasso garantem, por que cada traçado clássico vem com a sua própria demonstração (sempre um caso de congruência de triângulos), como “ponto equidistante” vira uma reta que se pode desenhar, e onde ficam os quatro pontos notáveis de um triângulo. Os ângulos e polígonos são o pré-requisito; o teorema de Tales entra como ferramenta para dividir um segmento; o teorema de Pitágoras e a equação da circunferência aparecem quando o problema vem com coordenadas. Na prova do PAS ninguém pede para construir; o que se cobra é o que a construção garante, escondido numa vela de caravela, num azulejo, num pentagrama, num gol.

Régua e compasso: dois instrumentos que não medem nada

A régua da geometria clássica não tem marcas. Ela faz uma coisa só: traça a reta que passa por dois pontos já conhecidos. O compasso também faz uma coisa só: traça a circunferência de centro num ponto conhecido e raio igual a uma distância conhecida. Nada de medir com a régua, nada de ler ângulos num transferidor. Com essas duas operações, e com a terceira, que é marcar as interseções de duas linhas já traçadas, constrói-se toda a geometria plana do ensino médio.

As três operações permitidas e o que cada uma garante
  1. Reta por dois pontos. Dados AA e BB, existe uma única reta que passa por ambos.
  2. Circunferência de centro e raio dados. Dado o centro OO e um segmento de comprimento rr, o compasso marca todos os pontos do plano à distância exatamente rr de OO, e nenhum outro.
  3. Interseção. Duas retas, uma reta e uma circunferência ou duas circunferências já traçadas determinam seus pontos comuns, quando existem.

A segunda operação é a alma de tudo: se dois arcos de mesmo raio rr, centrados em AA e em BB, se cruzam num ponto PP, então PA=PB=rPA = PB = r sem que ninguém tenha medido nada. A igualdade é consequência da definição de circunferência.

Por que insistir em instrumentos tão limitados? Porque a limitação é o que dá a certeza. Um desenho feito com régua graduada e transferidor “parece” certo até a espessura do lápis; um desenho feito só com as três operações acima carrega a sua demonstração: cada ponto novo nasce de uma igualdade de distâncias ou de uma reta por dois pontos, e a propriedade final decorre dessas igualdades por um teorema. Construir é demonstrar. É esse o sentido do objetivo da matriz do PAS 1 que pede “geometria com régua e compasso (paralelismo, congruência)”: não desenhar bonito, e sim reconhecer, numa figura, quais medidas ela garante.

Congruência de triângulos: a linguagem que justifica cada traçado

Dois triângulos são congruentes quando são cópias exatas um do outro: os três lados e os três ângulos de um coincidem com os do outro, na mesma ordem. Não é preciso conferir as seis medidas; três, bem escolhidas, bastam. Esses são os casos de congruência, e são eles que justificam todas as construções desta página.

Os quatro casos de congruência e os dois falsos casos

Dois triângulos são congruentes quando têm, respectivamente iguais:

  • LLL: os três lados;
  • LAL: dois lados e o ângulo compreendido entre eles;
  • ALA: um lado e os dois ângulos que se apoiam nele;
  • LAAₒ: um lado, um ângulo adjacente a ele e o ângulo oposto a ele (como a soma dos ângulos é 180∘180^\circ, o terceiro ângulo fica determinado e o caso se reduz a ALA).

Dois conjuntos de três medidas não garantem congruência:

  • AAA: com os três ângulos iguais, a forma fica decidida, mas o tamanho fica livre. Um mapa e o território que ele representa têm os mesmos ângulos. Isso se chama semelhança, e é outra página.
  • LLA (dois lados e o ângulo oposto a um deles, não o compreendido): em geral há dois triângulos diferentes com essas medidas, um acutângulo e um obtusângulo (é o que acontece quando o ângulo dado é agudo e o lado oposto a ele é o menor dos dois). A construção só fecha num único triângulo quando o ângulo dado é reto ou obtuso, ou quando o lado oposto a ele é o maior; o caso “hipotenusa e cateto” (ângulo reto) é o exemplo clássico.

O teste de qualquer justificativa é sempre o mesmo: quais medidas a figura garante iguais, e elas fecham um caso? Na mediatriz, serão três lados (LLL). No transporte de ângulo, três lados de novo. Na construção de um triângulo a partir de dois lados e do ângulo entre eles, LAL. Por isso, estude os casos não como uma lista para decorar, mas como perguntas que se fazem a uma figura.

Um teste rápido, do tipo que a banca gosta. Julgue: “Se dois triângulos têm os três ângulos internos respectivamente iguais, então eles são congruentes.” Errado. São necessariamente semelhantes; congruentes só se algum par de lados correspondentes também for igual.

Mediatriz: o meio e o ângulo reto de uma só vez

A mediatriz de um segmento ABAB é a perpendicular a ABAB levantada no seu ponto médio MM. A construção é a do marceneiro: abertura do compasso maior que a metade de ABAB, um arco centrado em AA, outro de mesmo raio centrado em BB, os dois cruzamentos PP e QQ, e a reta PQPQ.

À esquerda, o segmento AB com dois arcos de mesmo raio, um centrado em A e outro em B, cruzando-se nos pontos P acima e Q abaixo; a reta tracejada PQ corta AB no ponto M com um ângulo reto marcado. À direita, os triângulos APQ e BPQ destacados em cores diferentes, com marcas iguais nos lados AP, BP, AQ e BQ (todos iguais ao raio) e o lado PQ comum; a legenda indica o caso LLL.
Mediatriz com régua e compasso: arcos de mesmo raio centrados em AA e BB cruzam-se em PP e QQ. Os triângulos APQAPQ e BPQBPQ têm três lados iguais (LLL), e daí saem o ponto médio e o ângulo reto. A construção não desenha: demonstra. Diagrama autoral.

Por que funciona. AP=BPAP = BP e AQ=BQAQ = BQ, porque são raios de arcos iguais; PQPQ é comum. Os triângulos APQAPQ e BPQBPQ são congruentes por LLL, e portanto os ângulos APQ^\widehat{APQ} e BPQ^\widehat{BPQ} são iguais: a reta PQPQ é a bissetriz do ângulo APB^\widehat{APB} do triângulo isósceles APBAPB. Agora compare os triângulos APMAPM e BPMBPM: AP=BPAP = BP, PMPM comum e o ângulo em PP igual, logo congruentes por LAL. Disso, AM=MBAM = MB (MM é o ponto médio) e AMP^=BMP^\widehat{AMP} = \widehat{BMP}; como os dois somam 180∘180^\circ, cada um vale 90∘90^\circ. Meio e ângulo reto, de uma só vez.

Exemplo resolvido: a tábua. Chame de AA e BB as pontas da tábua de 40 cm; a abertura do compasso é 25 cm. Nos triângulos APQAPQ e BPQBPQ, AP=BP=25AP = BP = 25, AQ=BQ=25AQ = BQ = 25 e PQPQ é lado comum: LLL. Daí AM=MB=20AM = MB = 20 cm e o risco é perpendicular. Conferência: PM=252−202=225=15PM = \sqrt{25^2 - 20^2} = \sqrt{225} = 15 cm, e PP e QQ ficam a 15 cm de cada lado da tábua, um terno 15-20-25 que fecha redondo. Se a abertura fosse exatamente 20 cm, os arcos se tocariam num único ponto (o próprio MM) e não haveria reta a traçar; abaixo de 20 cm, não se encontrariam.

Mediatriz não é mediana, e "passa pelo meio" não basta

A mediana de um triângulo liga um vértice ao ponto médio do lado oposto; a mediatriz é a perpendicular ao lado pelo seu ponto médio e não precisa passar por vértice nenhum. As duas só coincidem no triângulo isósceles, para a base. Erro parente: achar que qualquer reta que passa pelo ponto médio de ABAB é a mediatriz. Passam infinitas retas por MM; a mediatriz é a única perpendicular.

Bissetriz e transporte de ângulo: LLL disfarçado

A bissetriz de um ângulo AOB^\widehat{AOB} é a semirreta que o divide em dois ângulos iguais. Construção: um arco centrado no vértice OO corta os lados em AA e BB (agora OA=OBOA = OB); arcos de mesmo raio centrados em AA e em BB cruzam-se em PP, dentro do ângulo; a semirreta OPOP é a bissetriz.

À esquerda, um ângulo de vértice O com um arco centrado em O cortando os lados em A e B; dois arcos de mesmo raio centrados em A e B cruzam-se em P; a semirreta tracejada OP divide o ângulo em duas metades marcadas com o mesmo símbolo. À direita, os triângulos OAP e OBP destacados, com OA igual a OB, AP igual a BP e OP comum, e a legenda LLL.
Bissetriz: OA=OBOA = OB (mesmo arco), AP=BPAP = BP (arcos de mesmo raio) e OPOP comum. Os triângulos OAPOAP e OBPOBP são congruentes por LLL, e os ângulos em OO saem iguais. Diagrama autoral.

Por que funciona. Nos triângulos OAPOAP e OBPOBP: OA=OBOA = OB, AP=BPAP = BP, OPOP comum. LLL. Logo AOP^=BOP^\widehat{AOP} = \widehat{BOP}.

Transportar um ângulo para outro lugar (isto é, construir em um vértice O′O', sobre uma semirreta dada, um ângulo igual a AOB^\widehat{AOB}) usa a mesma ideia. Um arco de raio rr centrado em OO corta os lados em AA e BB; o mesmo arco centrado em O′O' corta a semirreta dada em A′A'; um arco de raio ABAB centrado em A′A' corta o primeiro arco em B′B'. O ângulo A′O′B′^\widehat{A'O'B'} é o ângulo pedido, porque os triângulos OABOAB e O′A′B′O'A'B' têm OA=O′A′=rOA = O'A' = r, OB=O′B′=rOB = O'B' = r e AB=A′B′AB = A'B': LLL, e ângulos correspondentes iguais.

Dois transportes bastam para o ângulo de 60∘60^\circ (é o ângulo do triângulo equilátero: um arco de raio rr centrado em OO e outro de raio rr centrado no ponto AA do primeiro arco cruzam-se em BB, e OABOAB é equilátero). Bissetriz de 60∘60^\circ dá 30∘30^\circ; bissetriz do ângulo reto dá 45∘45^\circ. É por isso que a BNCC pede, no 8.º ano, exatamente “mediatriz, bissetriz, ângulos de 90°, 60°, 45° e 30° e polígonos regulares”: tudo sai das duas construções desta seção e da próxima.

Bissetriz não é altura

A altura de um triângulo é a perpendicular baixada de um vértice ao lado oposto; a bissetriz divide o ângulo do vértice ao meio. Só coincidem no triângulo isósceles, para o ângulo do vértice oposto à base (e no equilátero, para os três). Num triângulo qualquer, altura, bissetriz, mediana e mediatriz relativas ao mesmo lado são quatro retas distintas.

Perpendicular, paralela e divisão de um segmento

Perpendicular a uma reta rr por um ponto PP fora dela. Um arco centrado em PP, de raio maior que a distância de PP a rr, corta rr em AA e BB; como PA=PBPA = PB, o ponto PP está na mediatriz de ABAB. Arcos de mesmo raio centrados em AA e BB dão um segundo ponto QQ dessa mediatriz, e a reta PQPQ é a perpendicular pedida. Se PP está sobre rr, um arco centrado em PP marca AA e BB simétricos em rr, e a mediatriz de ABAB é a perpendicular por PP.

Paralela a rr por um ponto PP. Há dois caminhos. O primeiro transporta um ângulo: uma transversal por PP corta rr em AA; transporta-se para PP o ângulo que a transversal faz com rr, e a reta obtida faz com a transversal ângulos correspondentes iguais, logo é paralela a rr. O segundo, o do losango, é mais rápido: escolha um ponto AA em rr; com abertura APAP, um arco centrado em AA corta rr em BB; arcos de raio APAP centrados em PP e em BB cruzam-se em QQ. O quadrilátero APQBAPQB tem os quatro lados iguais, é um losango, e lados opostos de losango são paralelos: PQ∥ABPQ \parallel AB. Um terceiro caminho junta duas perpendiculares: a perpendicular a rr por PP e depois a perpendicular a essa reta por PP. Se duas retas formam ângulo reto com uma mesma terceira, elas são paralelas entre si, e foi exatamente esse teorema, disfarçado de legenda de foto da catedral de Reims, que a prova de 2024 cobrou no item 48.

À esquerda, uma reta horizontal r e um ponto P acima dela; um arco centrado em P corta r em A e B; arcos centrados em A e B cruzam-se em Q abaixo de r; a reta tracejada PQ é perpendicular a r, com o ângulo reto marcado. À direita, uma reta r com um ponto A e um ponto P fora dela; um arco de raio AP centrado em A marca B sobre r; arcos de mesmo raio centrados em P e em B cruzam-se em Q; o losango APQB aparece com os quatro lados marcados iguais e a reta tracejada PQ é paralela a r.
Perpendicular por um ponto (à esquerda): PA=PBPA = PB põe PP na mediatriz de ABAB. Paralela por um ponto pelo método do losango (à direita): quatro lados iguais a APAP, logo PQ∥rPQ \parallel r. Diagrama autoral.

Dividir um segmento em nn partes iguais. Para dividir ABAB em cinco partes, trace por AA uma semirreta auxiliar qualquer e marque nela, com o compasso numa abertura fixa, cinco pontos consecutivos A1,…,A5A_1, \dots, A_5. Ligue A5A_5 a BB e trace, por A1,…,A4A_1, \dots, A_4, paralelas a A5BA_5B (pela construção acima). Elas cortam ABAB em quatro pontos que o dividem em cinco partes iguais: é o teorema de Tales, segmentos proporcionais em retas paralelas cortadas por transversais. Para dividir em duas partes, a mediatriz já resolve.

Lugar geométrico: quando “equidistante” vira uma reta

Um lugar geométrico é o conjunto de todos os pontos do plano que satisfazem uma condição, e somente eles. As duas palavras em destaque são o coração da ideia: não basta que os pontos da figura satisfaçam a condição (ida); é preciso que todo ponto que a satisfaz esteja na figura (volta). A circunferência é o exemplo primeiro: todos os pontos a distância rr de OO, e só eles.

Os quatro lugares geométricos do ensino médio
Condição sobre o ponto PP Lugar geométrico
está à distância rr de um ponto OO circunferência de centro OO e raio rr
é equidistante de dois pontos AA e BB mediatriz de ABAB
é equidistante de duas retas concorrentes rr e ss as duas bissetrizes dos ângulos entre rr e ss (duas retas perpendiculares entre si)
está à distância dd de uma reta rr duas retas paralelas a rr, uma de cada lado

Corolário útil: o lugar dos pontos equidistantes de duas retas paralelas é a reta paralela a ambas, a meia distância.

Quatro painéis. Primeiro: circunferência de centro O com três pontos sobre ela ligados a O por segmentos iguais a r. Segundo: segmento AB e sua mediatriz vertical, com dois pontos P e Q sobre ela e segmentos tracejados iguais PA, PB, QA, QB. Terceiro: duas retas concorrentes e as duas bissetrizes tracejadas, perpendiculares entre si, com um ponto sobre uma bissetriz e suas duas distâncias perpendiculares iguais às retas. Quarto: uma reta r e duas retas paralelas tracejadas a distância d, uma acima e uma abaixo, com um ponto em cada.
Os quatro lugares geométricos: circunferência (distância a um ponto), mediatriz (equidistância de dois pontos), par de bissetrizes (equidistância de duas retas concorrentes) e par de paralelas (distância a uma reta). Um problema de "ponto equidistante" é a interseção de dois deles. Diagrama autoral.

Por que a mediatriz é o lugar dos pontos equidistantes de AA e BB. Ida: se PP está na mediatriz, os triângulos PMAPMA e PMBPMB têm AM=MBAM = MB, PMPM comum e ângulo reto em MM: LAL, logo PA=PBPA = PB. Volta: se PA=PBPA = PB, tome o ponto médio MM de ABAB: os triângulos PMAPMA e PMBPMB têm PA=PBPA = PB, AM=MBAM = MB e PMPM comum, logo são congruentes por LLL e os ângulos em MM são iguais; como somam 180∘180^\circ, valem 90∘90^\circ. A reta PMPM passa pelo ponto médio e é perpendicular a ABAB: é a mediatriz, e PP está nela. A mesma dupla ida-e-volta vale para a bissetriz, com a distância de um ponto a uma reta medida pela perpendicular.

A leitura que resolve problema. Toda vez que um enunciado diz “equidistante de”, traduza para o lugar geométrico correspondente. Duas condições, dois lugares, e o ponto procurado está na interseção. Foi assim no ENEM de 2005: uma estação central “equidistante das estações AA e BB e da estrada (reta) que liga CC e DD”, com ABCDABCD um quadrado de 40 km. Equidistante de AA e BB: mediatriz de ABAB, que no quadrado é também a mediatriz de CDCD. Equidistante de AA (ou BB) e da estrada CDCD: sobre essa mediatriz, a uma altura yy acima de CDCD, a distância até AA é 202+(40−y)2\sqrt{20^2 + (40 - y)^2} e a distância até a estrada é yy; igualando, 400+(40−y)2=y2400 + (40 - y)^2 = y^2, ou seja, 400+1600−80y=0400 + 1600 - 80y = 0, y=25y = 25 km. Conferência: 400+225=25\sqrt{400 + 225} = 25. A estação fica na perpendicular a CDCD pelo seu ponto médio, a 25 km da estrada.

Exemplo resolvido: a torre e os três vilarejos. Três vilarejos AA, BB e CC estão dispostos de modo que AB=6AB = 6 km, AC=8AC = 8 km e o ângulo em AA é reto. Onde erguer uma torre equidistante dos três, e a que distância ela fica de cada um? Estratégia: equidistante de AA e BB é a mediatriz de ABAB; equidistante de AA e CC é a mediatriz de ACAC; a torre é a interseção das duas, e automaticamente fica equidistante de BB e CC. Resolução: ponha AA na origem, B=(6,0)B = (6, 0), C=(0,8)C = (0, 8). Mediatriz de ABAB: x=3x = 3. Mediatriz de ACAC: y=4y = 4. Torre em T=(3,4)T = (3, 4). Distância a AA: 9+16=5\sqrt{9 + 16} = 5 km; a BB: 9+16=5\sqrt{9 + 16} = 5; a CC: 9+16=5\sqrt{9 + 16} = 5. Conferência: BC=10BC = 10 km pelo teorema de Pitágoras, e TT é exatamente o ponto médio de BCBC, (62,82)\left(\tfrac{6}{2}, \tfrac{8}{2}\right): no triângulo retângulo, o ponto equidistante dos três vértices é o meio da hipotenusa, como a próxima seção explica.

Onde o lugar geométrico é a pergunta

Torres e antenas equidistantes de cidades (circuncentro), postos de saúde equidistantes entre si e de um hospital (o ENEM de 2024 pediu a distância do hospital a três postos que formavam um triângulo equilátero de 10 km de lado), a rota de um navio que se mantém à mesma distância de dois faróis (mediatriz), a estrada que fica à mesma distância de duas rodovias que se cruzam (bissetriz), a faixa de segurança a 50 m de uma linha de transmissão (par de paralelas), a área de cobertura de uma antena (círculo) e quantos pontos de uma estrada ficam a 3 km dela (posição relativa entre reta e circunferência: dois, um ou nenhum, conforme a distância do centro à reta seja menor, igual ou maior que o raio; o PAS 3 de 2014 cobrou exatamente isso, com coordenadas).

Pontos notáveis do triângulo: quatro interseções, quatro posições

Todo triângulo tem três mediatrizes, três bissetrizes internas, três medianas e três alturas. Em cada família, as três retas passam por um único ponto, e cada um desses quatro pontos tem nome, propriedade e uma posição que depende do tipo de triângulo.

Os quatro pontos notáveis
Ponto Interseção das Propriedade Posição
Circuncentro OO mediatrizes equidistante dos vértices; centro da circunferência circunscrita dentro no acutângulo; no meio da hipotenusa no retângulo; fora no obtusângulo
Incentro II bissetrizes internas equidistante dos lados; centro da circunferência inscrita sempre dentro
Baricentro GG medianas divide cada mediana na razão 2 : 1 a partir do vértice; centro de massa sempre dentro
Ortocentro HH alturas — dentro no acutângulo; no vértice do ângulo reto no retângulo; fora no obtusângulo

No triângulo equilátero os quatro coincidem. No isósceles os quatro estão alinhados sobre o eixo de simetria. Num triângulo qualquer, circuncentro, baricentro e ortocentro são colineares (reta de Euler), com HG=2 GOHG = 2\,GO; o incentro fica fora dessa reta, salvo no isósceles.

Duas fileiras de três triângulos. Na fileira de cima, as mediatrizes e o circuncentro O com a circunferência circunscrita: num triângulo acutângulo O fica dentro; num triângulo retângulo O é o ponto médio da hipotenusa; num triângulo obtusângulo O fica fora, abaixo do lado maior. Na fileira de baixo, as alturas e o ortocentro H: dentro no acutângulo, no vértice do ângulo reto no retângulo e fora, acima do vértice obtuso, no obtusângulo, com os lados e as alturas prolongados em tracejado.
Circuncentro (acima) e ortocentro (abaixo) nos três tipos de triângulo. Só o incentro e o baricentro têm garantia de ficar dentro; circuncentro e ortocentro saem do triângulo quando ele é obtusângulo. Diagrama autoral.

Por que as mediatrizes concorrem. Seja OO a interseção das mediatrizes de ABAB e de ACAC. Por estar na primeira, OA=OBOA = OB; por estar na segunda, OA=OCOA = OC. Logo OB=OCOB = OC, e OO está na mediatriz de BCBC. As três passam por OO, e a circunferência de centro OO e raio OAOA passa pelos três vértices: é a circunscrita. O mesmo argumento, com distâncias a retas, mostra que as bissetrizes concorrem no incentro, equidistante dos três lados, centro da inscrita.

Por que o circuncentro do triângulo retângulo é o meio da hipotenusa. Se A^=90∘\widehat{A} = 90^\circ, a mediatriz de ABAB é paralela a ACAC e passa pelo meio de ABAB; a mediatriz de ACAC é paralela a ABAB e passa pelo meio de ACAC. Elas se cruzam no ponto cujas coordenadas são os meios dos catetos, que é o ponto médio MM da hipotenusa. Consequência: MA=MB=MCMA = MB = MC, o raio da circunscrita é metade da hipotenusa, e todo ângulo inscrito que enxerga um diâmetro é reto. Foi esse o item 30 do PAS 2012: três jogadores a 3,66 m do meio de um gol de 7,32 m estão todos sobre a circunferência de diâmetro igual ao gol, e os três ângulos de chute valem 90∘90^\circ: as três posições eram equivalentes.

Por que o ortocentro sai do obtusângulo. As alturas relativas aos lados que formam o ângulo obtuso caem fora desses lados, nos seus prolongamentos. As três retas ainda concorrem, mas o ponto de encontro fica do lado de fora, além do vértice obtuso. No retângulo, dois catetos já são alturas, e elas se encontram no vértice do ângulo reto.

Baricentro: a razão 2 : 1. Sejam MM e NN os pontos médios de BCBC e ACAC, e GG a interseção das medianas AMAM e BNBN. O segmento MNMN é paralelo a ABAB e vale a metade dele (base média, Tales); os triângulos GABGAB e GMNGMN são semelhantes na razão 2:12 : 1, logo AG=2 GMAG = 2\,GM e BG=2 GNBG = 2\,GN. Na prática: uma mediana de 12 cm é cortada pelo baricentro em 8 cm (do vértice) e 4 cm (do lado). Um triângulo de papelão equilibra-se na ponta de um lápis apoiado exatamente em GG.

Exemplo resolvido: o raio da inscrita no triângulo retângulo. No triângulo de catetos 6 e 8 e hipotenusa 10, qual é o raio rr da circunferência inscrita? Estratégia: o incentro é equidistante dos três lados; os segmentos de tangência a partir de cada vértice são iguais. Resolução: a partir do vértice do ângulo reto, os dois pontos de tangência distam rr (formam um quadrado de lado rr com o centro). Os segmentos restantes nos catetos valem 6−r6 - r e 8−r8 - r, e são iguais aos segmentos de tangência sobre a hipotenusa a partir dos outros dois vértices; somando, (6−r)+(8−r)=10(6 - r) + (8 - r) = 10, logo r=2r = 2. Conferência pela área: Aˊrea=p⋅r\text{Área} = p \cdot r, com pp o semiperímetro; 24=12⋅r24 = 12 \cdot r dá r=2r = 2. Fórmula geral do triângulo retângulo: r=a+b−c2r = \dfrac{a + b - c}{2}, com cc a hipotenusa; e R=c2R = \dfrac{c}{2} para a circunscrita.

À esquerda, um triângulo retângulo de catetos 6 e 8 e hipotenusa 10 com a circunferência circunscrita, de centro no ponto médio da hipotenusa e raio 5, e a circunferência inscrita, de centro no incentro e raio 2, tangente aos três lados, com o quadradinho de lado r no vértice do ângulo reto. À direita, um triângulo equilátero com as circunferências inscrita e circunscrita concêntricas, o centro comum e a legenda R igual a 2r.
Inscrita e circunscrita no triângulo retângulo 6-8-10: R=c/2=5R = c/2 = 5 e r=(a+b−c)/2=2r = (a + b - c)/2 = 2. No equilátero, os centros coincidem e R=2rR = 2r, porque o centro é também o baricentro e divide a altura em 2:12 : 1. Diagrama autoral.
Ortocentro e circuncentro nem sempre estão dentro

“O ponto de encontro das alturas fica dentro do triângulo” é falso em geral: só vale para o acutângulo. O mesmo para as mediatrizes. Se o item da prova afirma que um desses pontos é interior sem dizer que tipo de triângulo é, desconfie. E não confunda os papéis: quem é equidistante dos vértices é o circuncentro; quem é equidistante dos lados é o incentro.

Polígonos regulares e o arco capaz

Um polígono regular tem lados e ângulos iguais e cabe numa circunferência (é inscritível). Construí-lo com régua e compasso é dividir a circunferência em nn arcos iguais.

  • Hexágono regular: o lado é igual ao raio. Com o compasso na abertura do raio, marque seis pontos consecutivos sobre a circunferência a partir de um ponto qualquer: cada triângulo central é equilátero (dois raios e uma corda igual a eles), com ângulo central de 60∘60^\circ, e seis vezes 60∘60^\circ fecham a volta. Ligando os pontos de dois em dois sai o triângulo equilátero inscrito.
  • Triângulo equilátero de lado dado ABAB: arcos de raio ABAB centrados em AA e em BB cruzam-se em CC; os três lados são iguais por construção (LLL garante os três ângulos de 60∘60^\circ).
  • Quadrado de lado dado ABAB: perpendicular a ABAB por AA, marcando nela DD com AD=ABAD = AB; arcos de raio ABAB centrados em DD e em BB dão CC. Ou, na circunferência: dois diâmetros perpendiculares (um diâmetro e a sua mediatriz) marcam os quatro vértices.
  • Pentágono regular também é construtível (a razão entre a diagonal e o lado é o número de ouro), mas a construção é mais longa e não aparece nos itens do PAS levantados nesta página; o heptágono regular não é construtível com régua e compasso, assim como a trissecção de um ângulo qualquer e a quadratura do círculo, três problemas gregos que só a álgebra do século XIX provou impossíveis.
Três painéis. Primeiro: uma circunferência com seis arcos de raio igual ao raio da circunferência, marcados um a partir do outro, e o hexágono regular inscrito com um triângulo central equilátero destacado. Segundo: um segmento AB e dois arcos de raio AB centrados em A e B cruzando-se em C, formando o triângulo equilátero ABC. Terceiro: um segmento AB, a perpendicular por A com o ponto D tal que AD é igual a AB, e arcos de raio AB centrados em D e em B cruzando-se em C, fechando o quadrado ABCD.
Hexágono (o lado é o raio: seis passos de compasso), triângulo equilátero (dois arcos de raio ABAB) e quadrado (perpendicular mais dois arcos). Todos saem da mediatriz e da circunferência. Diagrama autoral.

Arco capaz e ângulo inscrito, só como menção. Um ângulo com vértice sobre a circunferência (inscrito) vale a metade do ângulo central que enxerga o mesmo arco. Consequência: todos os pontos de um mesmo arco enxergam uma corda sob o mesmo ângulo, e esse arco se chama arco capaz desse ângulo. O caso que interessa à prova é o do diâmetro: ângulo inscrito de 90∘90^\circ, o que reaparece na circunferência circunscrita ao triângulo retângulo e no gol de 2012.

Como a banca cobra: a figura garante, você julga

No PAS, a construção não é pedida; ela vem pronta na figura, e o item afirma que certo triângulo é retângulo, isósceles ou congruente a outro, ou que certo ponto é médio ou equidistante. O protocolo é sempre o mesmo: (1) redesenhe a figura e marque o que o texto garante (lados iguais por construção, ângulos de 45∘45^\circ numa diagonal de quadrado, pontos médios declarados, distâncias iguais a um centro); (2) procure os triângulos e pergunte que caso de congruência fecha; (3) traduza “equidistante” no lugar geométrico correspondente; (4) decida.

  • Azulejo de Athos Bulcão (PAS 2009, item 106). O azulejo é um quadrado de centro OO; AA é o ponto médio da semidiagonal OBOB e EE é o ponto médio do lado BDBD. O item afirma que o triângulo ABEABE é retângulo isósceles. Liste o que a figura garante: a diagonal faz 45∘45^\circ com o lado, então ABE^=45∘\widehat{ABE} = 45^\circ; se o lado mede 2a2a, a semidiagonal mede a2a\sqrt{2} e AB=a2/2AB = a\sqrt{2}/2; EE no meio do lado dá BE=aBE = a. O pé da perpendicular de AA sobre BDBD cai a a/2a/2 de BB (e, portanto, a a/2a/2 de EE), e AA está a a/2a/2 do lado: por Pitágoras, AE=a2/2=ABAE = a\sqrt{2}/2 = AB. Isósceles com ângulo da base de 45∘45^\circ, o ângulo em AA só pode ser 90∘90^\circ. Gabarito C. A lição: numa figura de quadrado, a diagonal fornece 45∘45^\circ e o centro fornece pontos médios, e essas duas informações fecham LAL ou ALA em quase todo item.
  • Vela da caravela (PAS 2015, item 88). As velas são triângulos retângulos isósceles; se o maior lado da maior vela mede 20220\sqrt{2} m, os catetos medem 20 m, e a caravela, que contém a vela, passa de 20 m. Gabarito C. O item em si é de Pitágoras e fica naquela página; entra aqui só pelo gesto, que é o desta seção: a hipótese “retângulo isósceles” é o que a figura garante, e tudo sai dela.
  • Pentagrama (PAS 2005, item 97). No pentágono regular estrelado, as alturas dos triângulos DACDAC e ACEACE relativas a DCDC e AEAE são eixos de simetria do pentágono e cruzam-se no centro. O item afirmava que esse ponto é o ponto médio das alturas. O centro está a RR do vértice e a Rcos⁡36∘≈0,81RR\cos 36^\circ \approx 0{,}81R do lado oposto: a altura vale 1,81R1{,}81R e o centro a divide em 55%55\% e 45%45\%, não ao meio. Gabarito E. A figura garante o centro comum, não a metade.
  • Pontos de Lagrange (PAS 2024, itens 94 e 95). L4L_4 é equidistante do Sol e da Terra e forma com eles um triângulo equilátero; o item 95 afirmava que L1L_1, L3L_3 e L4L_4 formam um triângulo retângulo, o que a figura não garante. Ler a figura é listar o que ela dá e recusar o que ela não dá.
  • Losango nos pontos médios (PAS 2013, item 73). Um losango com vértices nos pontos médios dos lados de um retângulo 16×1216 \times 12 tem lado 1010 (metade da diagonal do retângulo, por Pitágoras em 88 e 66): perímetro 4040, contra 5656 do retângulo, que é 40%40\% maior. Gabarito C. Pontos médios e lado igual à metade da diagonal: é o quadrilátero de Varignon, sempre um paralelogramo, e losango quando o quadrilátero de partida é um retângulo.

Os erros que a banca planta

  • Mediatriz × mediana; bissetriz × altura. Quatro retas distintas por lado, que só coincidem no isósceles (para a base) e no equilátero.
  • “Passa pelo ponto médio, logo é a mediatriz.” Falta a perpendicularidade.
  • Ortocentro ou circuncentro “sempre dentro”. Só no acutângulo.
  • Circuncentro equidistante dos lados; incentro dos vértices. É o contrário.
  • AAA garante congruência. Garante semelhança. LLA (ângulo não compreendido) também não garante em geral; só fecha com ângulo reto ou obtuso, ou quando o lado oposto ao ângulo dado é o maior.
  • Abertura do compasso menor ou igual à metade na mediatriz: os arcos não se cruzam (ou se tocam num só ponto).
  • Medir com a régua para “provar”. Medir confere o traçado; a prova é a congruência.
  • Baricentro no meio da mediana. Está a 2/32/3 do vértice.
  • Dois pontos, uma mediatriz; três pontos colineares, torre nenhuma. Se as três cidades estão alinhadas, as mediatrizes são paralelas e não há ponto equidistante das três.

O essencial em meia página

  • Régua sem marcas e compasso fazem três coisas: reta por dois pontos, circunferência de centro e raio dados, interseções. O compasso garante distâncias iguais sem medir; construir é demonstrar.
  • Congruência: LLL, LAL, ALA, LAAₒ. AAA dá semelhança; LLA é ambíguo. Toda construção se justifica por um caso.
  • Mediatriz de ABAB: arcos de mesmo raio (>> metade) em AA e BB; LLL em APQAPQ e BPQBPQ dá ponto médio e 90∘90^\circ. Bissetriz: arco no vértice, arcos nos pés, LLL. Transporte de ângulo: LLL. Perpendicular por PP: PP na mediatriz de dois pontos da reta. Paralela: transporte de ângulo ou losango. Divisão em nn partes: Tales.
  • Lugares geométricos: distância a um ponto →\to circunferência; equidistante de dois pontos →\to mediatriz; equidistante de duas retas →\to bissetrizes; distância a uma reta →\to duas paralelas. Duas condições →\to interseção.
  • Pontos notáveis: circuncentro (mediatrizes; vértices; circunscrita; fora no obtusângulo, meio da hipotenusa no retângulo), incentro (bissetrizes; lados; inscrita; sempre dentro), baricentro (medianas; 2:12 : 1; sempre dentro), ortocentro (alturas; fora no obtusângulo, no vértice reto no retângulo). Equilátero: coincidem. Isósceles: alinhados.
  • Triângulo retângulo: R=c/2R = c/2; r=(a+b−c)/2r = (a + b - c)/2. Ângulo inscrito num diâmetro =90∘= 90^\circ.
  • Regulares: hexágono (lado == raio, seis passos), equilátero (dois arcos), quadrado (perpendicular ++ dois arcos).
  • Na prova: marque o que a figura garante, feche um caso de congruência ou um lugar geométrico, e recuse o que a figura não dá.

Exercícios temporariamente indisponíveis

Não foi possível consultar o banco de questões. O conteúdo da aula continua disponível.

Flashcards temporariamente indisponíveis

Não foi possível consultar os cartões de revisão.

Geometria - Construção da mediatriz e da bissetriz com régua e compasso - Aula 24
Portal da Matemática OBMEP · 15:16
Introdução. O professor Marcos Paulo (Portal da Matemática, IMPA/OBMEP) desenha a mediatriz de um segmento e a bissetriz de um ângulo usando só régua não graduada e compasso, e fundamenta cada traçado nos casos de congruência de triângulos: são as seções “Mediatriz: o meio e o ângulo reto de uma só vez” e “Bissetriz e transporte de ângulo: LLL disfarçado” feitas no quadro, passo a passo, com os arcos visíveis.
CASOS DE CONGRUÊNCIA DE TRIÂNGULOS
Gis com Giz · 35:42
Mecanismo. Os quatro casos de congruência (LLL, LAL, ALA e LAAo) apresentados um a um, com figuras marcadas e exercícios de identificar qual caso fecha: é a seção “Congruência de triângulos: a linguagem que justifica cada traçado” em ritmo de aula. Assista antes de tentar justificar sozinho a mediatriz e o transporte de ângulo, e repare que AAA não aparece na lista.
Baricentro, Incentro, Circuncentro e Ortocentro | Prof. Fernão
Amo Matemática by Fernão Eberlin · 11:57
Aprofundamento. Os quatro pontos notáveis apresentados como encontro das medianas, das bissetrizes internas, das mediatrizes e das alturas, com a propriedade de cada um (razão 2 : 1, circunferência inscrita, circunscrita): é a tabela da seção “Pontos notáveis do triângulo: quatro interseções, quatro posições” explicada com desenhos, para fixar quem é equidistante dos vértices e quem é equidistante dos lados.
Matemática - Aula 43 - Mediatriz e bissetriz como lugares geométricos: construção e problemas.
centrodemidias · 30:44
Aplicação. Aula do Centro de Mídias de Educação do Amazonas (Seduc-AM) que constrói mediatriz e bissetriz e depois as usa como lugares geométricos em problemas de localização de pontos equidistantes: é a seção “Lugar geométrico: quando ‘equidistante’ vira uma reta” aplicada a situações concretas, o treino que precede os itens da torre, da estação do ENEM 2005 e do hospital do ENEM 2024.
Rota PAS 1
Geometria plana: construções, semelhança, trigonometria e áreas · PAS 1

Fontes desta página

Os materiais abaixo contribuíram para a explicação e os exemplos deste assunto.

  • Rota PAS 1 — Geometria plana: construções, semelhança, trigonometria e áreas · 'Régua e compasso: o que uma construção garante' (tábua do marceneiro, mediatriz por LLL, casos LAL/ALA/LLL, AAA não garante congruência, 'Na prova' com azulejo e caravela, checagem AAA); tabela 'O que cai' (linha 'Ângulos, paralelas e congruência (E02)', 8 itens, última 2025, formatos A e C) e 'Até onde vai' (objetivo PAS1 MAT: geometria com régua e compasso, paralelismo, congruência); box 'Como a banca cobra este capítulo' (histórico 2009/106, 2012/30, 2015/73 e 88, 2018/83, 2024/48); 'Síntese' (Construção e congruência)

    Recorte por assunto: construções, lugares geométricos, pontos notáveis e circunferências inscrita e circunscrita. Ângulos de paralelas e polígonos ficam em angulos-e-poligonos; Tales entra só como ferramenta de divisão de segmento; Pitágoras e trigonometria só como ferramenta de conferência; áreas em areas-de-figuras-planas; ladrilhamento em angulos-e-poligonos.

  • Cadernos e gabaritos oficiais do PAS/UnB (Cebraspe) · PAS 1 2005 (item 97, pentagrama pitagórico), 2012 (item 30, tipo C, ângulos de chute), PAS 3 2014 (item 97, antenas e reta DF). Reusados por GUID: PAS 1 2009/106 (azulejo, página teorema-de-tales-e-semelhanca), 2013/73 (losango, página teorema-de-pitagoras), 2024/48 (torres paralelas) e 2024/95 (pontos de Lagrange), PAS 2 2018/83 (pás da turbina), todos da página angulos-e-poligonos

    Itens reproduzidos verbatim; gabaritos conferidos em utils/material/PAS/pesquisa/classificacao/AAAA.json e classificacao-pas3/2014.json e nos arquivos AAAA-PASn-GAB.txt (2005/97 E; 2012/30 D; 2014 PAS 3/97 E). Figuras impressas descritas de forma neutra e completa no texto de suporte.

  • Cadernos oficiais do PAS/UnB em PDF (figuras lidas na página impressa) · 2005-PAS1-Prova.pdf, página 13 (pentagrama com vértices A, B, C, D, E e pontos internos A1, B1, C1, D1, E1; item 97); 2012-PAS1-Prova.pdf, página 7 (traves E e F, ponto D no meio, posições I, II e III a 3,66 m de D; item 30); 2014-PAS3-Prova.pdf, página 15 (Figura II: antenas A(−10, 2), B(−8, −3), C(5, 4), D(8, 6), E(8, −2), F(12, −5); item 97)

    Figuras que a extração em texto não reproduz; coordenadas e posições lidas na página renderizada e descritas no texto de suporte das questões correspondentes.