Корице уџбеника

4.1. Четвороугао – подсетник

Лекција 4.1 садржи следеће групе задатака:

Најважније из лекције

Збирови углова: Унутрашњи: \( \sum \alpha = 360^\circ \); Спољашњи: \( \sum \alpha_1 = 360^\circ \); За свако теме: \( \alpha + \alpha_1 = 180^\circ \).
Хијерархија четвороуглова:
  • Паралелограм: наспрамне странице паралелне и једнаке, наспрамни углови једнаки, суседни суплементни, дијагонале се полове.
  • Ромб: паралелограм са свим једнаким страницама (\( d_1 \perp d_2 \), \( d_1, d_2 \) су симетрале углова).
  • Правоугаоник: паралелограм са свим правим угловима (\( d_1 = d_2 \)).
  • Квадрат: правилни четвороугао (и ромб и правоугаоник).
  • Трапез: један пар паралелних страница; средња линија \( m = \frac{a+b}{2} \). Једнакокраки трапез има једнаке дијагонале и углове на основици.
  • Делтоид: два пара једнаких суседних страница (\( d_1 \perp d_2 \), једна дијагонала је оса симетрије, има уписан круг).
Вектори и средња линија троугла: \( \vec{AB} + \vec{BC} = \vec{AC} \); средња линија троугла спаја средишта две странице, паралелна је трећој и износи \( s = \frac{a}{2} \).
Четвороугаона линија је затворена изломљена линија без тачака самопресека коју чине четири дужи такве да никоје две суседне не припадају истој правој. Она дели раван на унутрашњу (ограничену) и спољашњу (неограничену) област.
Четвороугао је геометријска фигура коју чине четвороугаона линија и њена унутрашња област.
Конвексност:
  • Конвексан четвороугао: дуж која спаја било које две тачке четвороугла у потпуности припада том четвороуглу (сви унутрашњи углови су мањи од \( 180^\circ \)).
  • Неконвексан четвороугао: постоје две тачке четвороугла чија дуж делом излази ван њега.
Основни елементи четвороугла \( ABCD \):
  • Темена: \( A, B, C, D \) (суседна: нпр. \( A \) и \( B \); наспрамна: \( A \) и \( C \), \( B \) и \( D \)).
  • Странице: \( AB, BC, CD, DA \) (означавају се са \( a, b, c, d \)).
  • Дијагонале: дужи које спајају наспрамна темена - \( d_1 = AC \), \( d_2 = BD \).
Обим четвороугла: \[ O = a + b + c + d \]
Сваком темену четвороугла одговара један унутрашњи угао (\( \alpha, \beta, \gamma, \delta \)) и њему одговарајући суседни спољашњи угао (\( \alpha_1, \beta_1, \gamma_1, \delta_1 \)).
Унутрашњи и одговарајући спољашњи угао су упоредни (суплементни): \[ \alpha + \alpha_1 = 180^\circ, \quad \beta + \beta_1 = 180^\circ, \quad \gamma + \gamma_1 = 180^\circ, \quad \delta + \delta_1 = 180^\circ \]
Повлачењем једне дијагонале четвороугао се дели на два троугла. Пошто је збир углова у сваком троуглу \( 180^\circ \), следи:
Збир унутрашњих углова: \[ \alpha + \beta + \gamma + \delta = 360^\circ \] Збир спољашњих углова: \[ \alpha_1 + \beta_1 + \gamma_1 + \delta_1 = 360^\circ \]
Паралелограм је четвороугао чије су наспрамне странице паралелне (\( AB \parallel CD \) и \( BC \parallel DA \)).
Основна својства паралелограма:
  • Наспрамне странице су једнаке: \( AB = CD \) и \( BC = DA \).
  • Наспрамни углови су једнаки: \( \alpha = \gamma \) и \( \beta = \delta \).
  • Суседни углови су суплементни: \( \alpha + \beta = 180^\circ \), \( \beta + \gamma = 180^\circ \), итд.
  • Дијагонале се међусобно полове (пресечна тачка је средиште обе дијагонале).
Услови да четвороугао буде паралелограм (довољно је да важи било који):
  1. Свака два наспрамна угла су једнака.
  2. Свака два суседна угла су суплементна.
  3. Сваке две наспрамне странице су једнаке.
  4. Један пар наспрамних страница је и паралелан и једнак.
  5. Дијагонале се међусобно полове.
Фигура Дефиниција Специфична својства
Ромб Паралелограм са свим једнаким страницама (\( a = b = c = d \)).
  • Дијагонале су међусобно нормалне (\( d_1 \perp d_2 \)).
  • Дијагонале полове унутрашње углове (леже на симетралама углова).
  • Дијагонале су осе симетрије.
Правоугаоник Паралелограм са свим једнаким (правим) угловима (\( \alpha = \beta = \gamma = \delta = 90^\circ \)).
  • Дијагонале су једнаке дужине (\( d_1 = d_2 \)).
  • Осе симетрије су симетрале наспрамних страница.
Квадрат Паралелограм са свим једнаким страницама и свим правим угловима (и ромб и правоугаоник).
  • Дијагонале су једнаке, међусобно нормалне и полове се.
  • Дијагонале деле углове на углове од \( 45^\circ \).
  • Има 4 осе симетрије (две дијагонале и две симетрале страница).
Трапез је четвороугао који има тачно један пар паралелних страница.
Паралелне странице се зову основице (\( a \) и \( b \)), а непаралелне странице су краци (\( c \) и \( d \)).
Углови који належу на исти крак су суплементни: \[ \alpha + \delta = 180^\circ \quad \text{и} \quad \beta + \gamma = 180^\circ \]
Посебне врсте трапеза:
  • Једнакокраки трапез: краци су једнаки (\( c = d \)). Углови на истој основици су једнаки (\( \alpha = \beta \), \( \gamma = \delta \)), дијагонале су једнаке (\( d_1 = d_2 \)), има једну осу симетрије и око њега се може описати кружница.
  • Правоугли трапез: један крак је нормалан на основице (садржи два права угла).
Средња линија трапеза (\( m \)): дуж која спаја средишта кракова. Паралелна је основицама и једнака њиховом полузбиру.
\[ m = \frac{a + b}{2} \]
Делтоид је четвороугао који има два пара суседних једнаких страница (\( AB = AD \) и \( CB = CD \)).
Особине делтоида:
  • Дијагонале су међусобно нормалне (\( AC \perp BD \)).
  • Дијагонала \( AC \) (оса симетрије) полови дијагоналу \( BD \) и полови углове код темена \( A \) и \( C \).
  • Један пар наспрамних углова је једнак: \( \angle B = \angle D \).
  • У сваки делтоид се може уписати кружница (центар је у пресеку дијагонале \( AC \) и симетрала углова).
Вектор је одређен правцем (права на којој лежи), смером (од почетка ка крају) и интензитетом (дужином, \( |\vec{a}| \)). Представља се усмереном дужи \( \vec{AB} \).
Операције са векторима:
  • Сабирање (надовезивање): \( \vec{AB} + \vec{BC} = \vec{AC} \). Важи комутативност: \( \vec{a} + \vec{b} = \vec{b} + \vec{a} \).
  • Супротан вектор (\( -\vec{a} \)): има исти правац и интензитет, а супротан смер. Важи \( \vec{a} + (-\vec{a}) = \vec{0} \).
  • Разлика: \( \vec{a} - \vec{b} = \vec{a} + (-\vec{b}) \).
  • Производ са бројем \( k \): вектор \( k \cdot \vec{a} \) има исти правац, интензитет \( |k| \cdot |\vec{a}| \), исти смер за \( k > 0 \), а супротан за \( k < 0 \).
Средња линија троугла: дуж која спаја средишта две странице троугла. Паралелна је трећој страници и једнака њеној половини: \[ \vec{s} = \frac{1}{2}\vec{a} \implies s = \frac{a}{2} \]

Задаци за вежбање

Задатак 1 (Лак): У четвороуглу \( ABCD \) позната су три унутрашња угла: \( \alpha = 65^\circ \), \( \beta = 115^\circ \) и \( \gamma = 80^\circ \).
а) Израчунај четврти унутрашњи угао \( \delta \).
б) Одреди одговарајући спољашњи угао \( \delta_1 \).
а) Збир унутрашњих углова четвороугла је \( 360^\circ \): \[ \alpha + \beta + \gamma + \delta = 360^\circ \] \[ 65^\circ + 115^\circ + 80^\circ + \delta = 360^\circ \] \[ 260^\circ + \delta = 360^\circ \implies \delta = 100^\circ \] б) Спољашњи угао је суплементан унутрашњем углу: \[ \delta_1 = 180^\circ - \delta = 180^\circ - 100^\circ = 80^\circ \] Одговор: а) \( \delta = 100^\circ \); б) \( \delta_1 = 80^\circ \).
Задатак 2 (Средњи): У једнакокраком трапезу оштар угао на дужој основици износи \( 50^\circ \), а основице су дужина \( a = 14 \text{ cm} \) и \( b = 6 \text{ cm} \).
а) Одреди остале унутрашње углове трапеза.
б) Израчунај дужину средње линије тог трапеза.
а) Код једнакокраког трапеза углови на истој основици су једнаки: \[ \alpha = \beta = 50^\circ \] Углови на истом краку су суплементни: \[ \delta = \gamma = 180^\circ - 50^\circ = 130^\circ \] б) Средња линија \( m \) једнака је полузбиру основица: \[ m = \frac{a + b}{2} = \frac{14 + 6}{2} = \frac{20}{2} = 10 \text{ cm} \] Одговор: а) Углови су \( 50^\circ, 50^\circ, 130^\circ, 130^\circ \); б) \( m = 10 \text{ cm} \).
Задатак 3 (Средњи): Један унутрашњи угао ромба је \( 70^\circ \). Израчунај углове које дијагонале ромба образују са његовим страницама.
Нека је \( \alpha = 70^\circ \). Суседни угао ромба је суплементан: \[ \beta = 180^\circ - 70^\circ = 110^\circ \] Дијагонале ромба леже на симетралама унутрашњих углова, па их полове:
  • Дијагонала \( d_1 \) са страницама код темена са углом \( \alpha \) образује угао: \( \frac{\alpha}{2} = \frac{70^\circ}{2} = 35^\circ \).
  • Дијагонала \( d_2 \) са страницама код темена са углом \( \beta \) образује угао: \( \frac{\beta}{2} = \frac{110^\circ}{2} = 55^\circ \).
(Напомена: дијагонале се секу под углом од \( 90^\circ \), па је \( 35^\circ + 55^\circ = 90^\circ \)).
Одговор: Углови између дијагонала и страница су \( 35^\circ \) и \( 55^\circ \).
Задатак 4 (Тежак): У делтоиду \( ABCD \) (\( AB = AD \), \( CB = CD \)) угао при врху \( A \) је \( \angle BAD = 80^\circ \), а угао при врху \( C \) је \( \angle BCD = 40^\circ \).
а) Израчунај мере углова код темена \( B \) и \( D \).
б) Ако је \( O \) пресек дијагонала, одреди углове у правоуглом троуглу \( ABO \).
а) Код делтоида су наспрамни углови \( \angle B \) и \( \angle D \) међусобно једнаки (\( \beta = \delta \)).
Збир свих унутрашњих углова је \( 360^\circ \): \[ 80^\circ + 40^\circ + 2\beta = 360^\circ \implies 120^\circ + 2\beta = 360^\circ \] \[ 2\beta = 240^\circ \implies \beta = \delta = 120^\circ \] б) Дијагонала \( AC \) полови угао код темена \( A \), па је у троуглу \( ABO \): \[ \angle BAO = \frac{80^\circ}{2} = 40^\circ \] Пошто се дијагонале секу под правим углом, угао код темена \( O \) је: \[ \angle AOB = 90^\circ \] Трећи угао троугла \( ABO \) је: \[ \angle ABO = 90^\circ - 40^\circ = 50^\circ \] Одговор: а) \( \angle B = \angle D = 120^\circ \); б) Углови троугла \( ABO \) су \( 40^\circ, 50^\circ, 90^\circ \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: