Questão 149, caderno azul do ENEM 2015

Para o modelo de um troféu foi escolhido um poliedro P, obtido a partir de cortes nos vértices de um cubo. Com um corte plano em cada um dos cantos do cubo, retira-se o canto, que é um tetraedro de arestas menores do que metade da aresta do cubo. Cada face do poliedro P, então, é pintada usando uma cor distinta das demais faces.

Com base nas informações, qual é a quantidade de cores que serão utilizadas na pintura das faces do troféu?

A) 6

B) 8

C) 14

D) 24

E) 30

Resolução em texto

Matérias Necessárias: Geometria Espacial (Poliedros), Topologia de Superfícies

Nível da Questão: Médio (ENEM)

✅ Gabarito: C) 14

🎯 Objetivo Geral: Determinar quantas faces restam num cubo após recortar cada vértice, usando conceitos de poliedros.


🔹 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo

1.1 Retomar o Comando
📌 “Com um corte plano em cada um dos cantos do cubo, retira‐se o canto… Cada face do poliedro P é pintada usando uma cor distinta… Quantas cores serão utilizadas?”

1.2 O que está sendo pedido?
📌 Contar o número total de faces do poliedro resultante (o cubo com os cantos cortados).

1.3 Objetivo Cristalino
📌 Reconhecer que cada vértice cortado remove a antiga interseção e cria uma nova face triangular, sem eliminar as faces originais — portanto, somar as faces originais do cubo às faces novas.

1.4 Palavras‐Chave
📌 “cubo” (6 faces, 8 vértices), “corte em cada canto” (8 cortes), “tetraedro de arestas menores” (cada corte gera uma face triangular).

1.5 ✔ Pergunta de Atenção
Você lembra quantas faces e vértices um cubo tem antes de qualquer corte? (Dica: faces = 6, vértices = 8)


🔹 Passo 2: Conceitos e Conteúdos Necessários

  • 📌 Cubo: poliedro com 6 faces quadradas, 8 vértices, 12 arestas.
  • 📌 Corte de vértice: remove um “pico” em forma de tetraedro, cria no lugar uma nova face triangular para cada vértice.
  • 📌 Poliedro P: faces originais mantidas, acrescidas das faces dos tetraedros removidos.

❓ Dúvida Comum

“As faces originais mudam de forma?”
✔ Sim — elas perdem o canto, tornando-se octógonos (caso o corte seja < metade da aresta), mas continuam sendo uma face cada.


🔹 Passo 3: Tradução e Interpretação do Raciocínio

  1. O cubo inicial tem 6 faces.
  2. Há 8 vértices no cubo.
  3. Ao cortar cada vértice, uma face triangular substitui o tetraedro removido.
  4. Nada elimina face original — apenas modifica seu contorno.
  5. Logo, o total de faces em P = (faces originais) + (faces geradas por cortes).

🔹 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio (Cálculos)

  1. Faces originais do cubo:
    F₀ = 6
  2. Vértices do cubo (quantos cortes serão feitos):
    V = 8
  3. Cada corte gera exatamente 1 nova face triangular.
    ⇒ Novas faces = V = 8
  4. Total de faces do poliedro P:
    F_total = F₀ + V
    F_total = 6 + 8 = 14

🔹 Passo 5: Análise das Alternativas

A) 6

  • Só conta as faces originais, ignorando as 8 novas. ❌

B) 8

  • Contaria apenas as faces adicionadas pelos cortes, mas esqueceria as originais. ❌

C) 14

  • Correto: 6 faces originais + 8 faces triangulares dos cortes = 14. ✅

D) 24

  • Poderia ser 6×4, hipótese de multiplicar sem base lógica; não corresponde à soma real. ❌

E) 30

  • Talvez alguém somasse arestas e vértices junto às faces, mas não faz sentido para poliedro P. ❌

🔹 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final

6.1 Resumo do Raciocínio
📌 Um cubo tem 6 faces; ao cortar cada um de seus 8 vértices, adicionamos 8 faces triangulares. Assim, passamos de 6 para 14 faces.

6.2 Alternativa Correta
✅ C) 14

6.3 🔍 Resumo Final
Para qualquer poliedro obtido cortando‐se os vértices de um cubo, basta somar as faces originais (6) às dos tetraedros removidos (8): 6 + 8 = 14.

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