Considere um triângulo equilátero cujo lado mede . No interior deste triângulo existem círculos de mesmo raio . O centro de um dos círculos coincide com o baricentro do triângulo. Este círculo tangencia externamente os demais e estes, por sua vez, tangenciam lados do triângulo.
a) Determine o valor de .
b) Calcule a área do triângulo não preenchida pelos círculos.
c) Para cada círculo que tangencia o triângulo, determine a distância do centro ao vértice mais próximo.
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A princípio, note que o triângulo é equilátero, ou seja, seu circuncentro coincide com o incentro, baricentro e ortocentro. Nesse sentido, podemos esboçar a situação como:
$• \ \text{a)}$ $\color{#3368b8}{\text{r = 1/2 cm}}$
Repare no triângulo $AOM$, por trigonometria, têm-se:\begin{matrix}
\tan{30º} = \dfrac{2r}{\sqrt{3}} &\therefore& r = \dfrac{1}{2} \ \pu{cm} \ \ \tiny{\blacksquare}
\end{matrix}$• \ \text{b)}$ $\color{#3368b8}{S = (3\sqrt{3} - \pi) \ \pu{cm^2}}$
Pondere que a área do triângulo não preenchida pelos círculos é simplesmente a área do triângulo menos as dos quatro círculos. Dessa forma, para área do triângulo equilátero, pode-se escrever:\begin{matrix}
[ABC] = \dfrac{(2\sqrt{3})^2\sqrt{3}}{4} &\therefore& [ABC] = 3\sqrt{3} \ \pu{cm^2}
\end{matrix}Conhecido o raio dos círculos, têm-se para cada um:\begin{matrix}
[O] = \pi r^2 &\therefore& [O] = \dfrac{\pi}{4}
\end{matrix}Com isso, a área $S$ solicitada é:\begin{matrix}
S = [ABC] - 4[O] &\therefore& S = (3\sqrt{3} - \pi) \ \pu{cm^2} \ \ \tiny{\blacksquare}
\end{matrix}$• \ \text{c)}$ $\color{#3368b8}{\text{d = 1 cm}}$
Observe que a distância $d$ solicitada é simplesmente $\overline{BC_1}$, esta que também pode ser encontrada por trigonometria:\begin{matrix}\sin{30º} = \dfrac{r}{d} &\therefore& d= 1 \ \pu{cm} \ \ \tiny{\blacksquare}
\end{matrix}

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