Duas circunferências e , ambas com de raio, são tangentes. Seja outra circunferência cujo raio mede e que tangência e . A área, , da região limitada e exterior às três circunferências dadas, é:
Ao esboçar a situação, perceba que ao ligar os raios das circunferências teremos um triângulo, este que é isósceles de lados $\sqrt{2}$, $\sqrt{2}$ e ${2}$. Com isso, podemos determinar a altura do triângulo aplicando Pitágoras, e por conseguinte, encontrar um dos ângulos, este que nos dará os demais.
• Altura $\text{H}$ \begin{matrix} (\sqrt{2})^2 = 1^2 + H^2 \ \Rightarrow \ H = 1 \\ \color{gray}{\text{O triângulo retângulo é isósceles}}
\end{matrix}Se o triângulo retângulo é isósceles, isto quer dizer que o ângulo ($\alpha$) é de $45º$, assim, o ângulo maior ($\theta$) do triângulo formado pelos raios é: \begin{matrix} \theta + 2 \alpha = 180º \ \Rightarrow \ \theta =90º \\ \color{gray}{\text{Além de isósceles ele é retângulo}}
\end{matrix}Agora, deve-se notar que iremos fazer uma diferença entre áreas, no caso, a área do triângulo menos a área dos setores circulares, estes que já podem ser determinados em vista de termos encontrado os ângulos.
• Área do Triângulo $(A_T)$ \begin{matrix} A_T = \dfrac{b \cdot h}{2} = \dfrac{2\cdot 1}{2} &\Rightarrow & \fbox{$A_T = 1$}
\end{matrix}
• Note que, o setor de $C_1$ é igual ao setor de $C_2$, assim: \begin{matrix} S_1 = S_2 = S = \left(\dfrac{45º}{360º} \right) \cdot \pi \cdot 1^2 &\Rightarrow & \fbox{$S = \large{ \dfrac{\pi}{8}}$}
\end{matrix}
• Área do setor de $C_3$\begin{matrix} S_3 = \left(\dfrac{90º}{360º} \right) \cdot \pi \cdot (\sqrt{2} - 1)^2 &\Rightarrow & \fbox{$S_3 = \pi(3 - 2\sqrt{2})$}
\end{matrix}
• A diferença entre as áreas $(A)$ \begin{matrix} A = A_T - 2S - S_3 &\Rightarrow & \fbox{$A = 1 - \pi \left(1 - {\dfrac{\sqrt{2}}{2}} \right)$}
\end{matrix}\begin{matrix} Letra \ (A)
\end{matrix}