As situações problemáticas que apresento têm quase sempre a ver com situações do quotidiano e procuram contar uma "história". A situação que vou apresentar, embora não tenha acontecido exactamente como vai ser contada, foi suscitada por um amigo que pediu a minha ajuda para calcular a área de algumas paredes de uma loja que pretendia cobrir de azulejos. No entanto, pretendia que as paredes apresentassem desenhos de diversas formas, o que dificultava a tarefa, pois tinha de calcular as diferentes áreas dos polígonos envolvidos, para saber quantos azulejos teria de comprar de cada espécie.
Se para os quadrados e os rectângulos tinha a tarefa facilitada, para os triângulos, pentágonos e hexógonos era bastante complicado, pois não eram polígonos regulares. A questão complicava-se porque a posição das figuras era diversificada e para os triângulos tornava-se difícil determinar a altura, necessária para calcular a área. Para os pentágonos e hexágonos o problema também não era fácil, pois como eram polígonos irregulares, para calcular a sua área tornava-se necessário recorrer à decomposição em triângulos ou quadrados ou rectângulos. Talvez uma figura torne mais clara a minha explicação.
Tirámos as medidas das paredes e das figuras e fizemos um desenho à escala, dividindo os espaços em quadrículas. Cada uma destas quadrículas representava um azulejo.
Havia triângulos e para calcular a área de um triângulo utiliza-se um algoritmo:
A = b x h / 2, em que:
b - base
h - altura
Contudo, neste caso, não era possível obter a altura. Vamos introduzir uma figura.
Em relação ao triângulo A é possível aplicar a fórmula anterior. E em relação ao triângulo C? Qual é a altura? Qual é a base? Não sabemos.
No entanto existe um algoritmo, a Fórmula de Pick, que permite calcular a área sem serem necessárias as medidas da altura e da base.
Fórmula de Pick:
A = F/2 + I - 1, onde
F - representa os pontos do ponteado por onde passa a fronteira do polígono
I - representa os pontos do ponteado que estão no interior do polígono
Aplicando a primeira fórmula ao triângulo A e tomando como unidade de comprimento a distância entre dois pontos (• •), vem:
At = 7 x 6/2 ⇒ A = 42/ 2 ⇒ A = 21
Se aplicarmos a fórmula de Pick, vem:
At= 12/2 + 16 - 1 ⇒ A = 6 + 16 - 1 ⇒ A = 21
Está confirmado. Através da fórmula de Pick obtemos o mesmo resultado, que é 21.
E como resolvemos o problema com o triângulo C?
Este é um pequeno desafio para os leitores.
A resolução do problema do meu amigo não acabou aqui. Havia outras figuras e era preciso encontrar a sua área, para saber quantos azulejos eram precisos.
O pentágono em branco era das figuras que fazia parte do conjunto.
A área pode ser encontrada utilizando a figura colorida. O pentágono foi decomposto em 5 triângulos e um quadrado, que devidamente enquadrados nos permite calcular a área do pentágono, tendo como unidade a área da quadrícula, que representa um azulejo. Assim a área do pentágono é:
Ap= 3 + 4,5 + 6 + 4 + 1,5 + 9
Ap= 28
3 → área do triângulo vermelho
4,5 → área do triângulo laranja
6 → área do triângulo lilás
4 → área do triângulo azul
1,5 → área do triângulo verde
9 → área do quadrado branco
Este processo é muito moroso e trabalhoso.
Talvez a fórmula de Pick seja mais prática. Vamos verificar se se pode aplicar ao pentágono e outros polígonos:
Ap = F/2 + I - 1
Ap = 8/2 + 25 - 1
Ap = 28
Também, neste caso, a fórmula de Pick nos dá o resultado de uma forma mais rápida e eficaz. É um algoritmo que se pode aplicar a qualquer polígono simples.
Vamos deixar para os leitores um desafio:
Utilizando a fórmula de Pick, calcular a área dos seguintes polígonos, que são cópias de algumas das figuras que o meu amigo cobriu com azulejos nas paredes da sua loja.
Notas:
1 - Georg Pick foi um matemático austríaco que nasceu em Viena em 1859 e morreu em 1942.
2 -Teorema de Pick
Dado um polígono simples P, sejam F o número de pontos de fronteira, I o número de pontos interiores.
Então a área Ap desse polígono é dada pela expressão seguinte
. Algoritmos - O teorema de...
. Os meus blogs favoritos de Matemática
. maismat
. Blog de MATEMÁTICA RECREATIVA
. A MATEMÁTICA AO ALCANCE DE TODOS
. Contar histórias do ensino/aprendizagem
. BLOGS DE CIÊNCIA