O triângulo de Penrose é um objeto impossível criado em 1934 pelo artista sueco Oscar Reutersvärd. Posteriormente, foi redescoberto de forma independente pelo físico Roger Penrose, na década de 1950, que o tornou popular, descrevendo-o como "impossibilidade na sua forma mais pura".
O termo pode referir-se tanto ao objeto impossível como à sua representação bidimensional. Este objeto impossível parece ser um objeto sólido, formado por três troços retos de secção quadrada, que se encontram unidos formando ângulos retos nas extremidades do triângulo que compõem.
Existem também objetos tridimensionais sólidos que, quando observados de um ângulo adequado, aparentam ser triângulos de Penrose.
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