Корице уџбеника

13. Увод У Геометријске Конструкције

Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

1. Нацртај хоризонталну дуж и означи њене крајеве са A и B.
2. Изнад и испод средине дужи нацртај пресеке кружних лукова из тачака A и B (отвор шестара већи од пола дужи).
3. Повуци вертикалну праву (симетралу s) кроз ове пресеке лукова.
4. Означи пресечну тачку симетрале s и дужи AB са S.
5. Понови исти поступак (лукови и симетрала) за тачке A и S. Означи нову симетралу са s1, а њен пресек са дужи AS са S1.
6. Понови исти поступак (лукови и симетрала) за тачке S и B. Означи ову симетралу са s2, а њен пресек са дужи SB са S2.
7. На дужи AB се сада редом налазе тачке A, S1, S, S2, B на једнаким међусобним растојањима. Конструкција симетрале дужи \( AB \) даје тачку \( S \): \[ AS = SB = \frac{AB}{2} \] Конструкција симетрале дужи \( AS \) даје тачку \( S_1 \): \[ AS_1 = S_1S = \frac{AS}{2} = \frac{AB}{4} \] Конструкција симетрале дужи \( SB \) даје тачку \( S_2 \): \[ SS_2 = S_2B = \frac{SB}{2} = \frac{AB}{4} \] Дуж \( AB \) је подељена на 4 једнака дела: \[ AS_1 = S_1S = SS_2 = S_2B \]

Детаљно решење

Корак 1: Конструкција симетрале дужи \( AB \)

Прво, нацртај једну дуж и означи њене крајеве са \( A \) и \( B \). Да бисмо дуж поделили на два једнака дела, потребно је да конструишемо њену симетралу. Узми шестар и отвори га тако да полупречник буде већи од половине дужи \( AB \). Постави иглу шестара у тачку \( A \) и опиши кружне лукове изнад и испод дужи. Затим, не мењајући отвор шестара, постави иглу у тачку \( B \) и пресеци претходно нацртане лукове. Кроз пресечне тачке лукова повуци праву уз помоћ лењира. Ова права је симетрала дужи \( AB \). Означи тачку у којој симетрала сече дуж \( AB \) словом \( S \). Тачка \( S \) је средиште дужи \( AB \), односно дели је на два једнака дела (\( AS = SB \)).

Корак 2: Конструкција симетрале дужи \( AS \)

Сада ћемо прву половину, односно дуж \( AS \), поделити на два једнака дела. Понови поступак конструкције симетрале, али овог пута за дуж \( AS \). Отвори шестар мало више од половине дужи \( AS \). Из тачке \( A \), а затим и из тачке \( S \), опиши лукове који се секу. Повуци нову симетралу кроз пресеке ових лукова и означи тачку у којој она сече дуж \( AS \) са \( S_1 \). Тачка \( S_1 \) дели дуж \( AS \) на два једнака дела (\( AS_1 = S_1S \)).

Корак 3: Конструкција симетрале дужи \( SB \)

Исти поступак примени и на другу половину, дуж \( SB \). Отвори шестар више од половине дужи \( SB \) и опиши лукове из тачака \( S \) и \( B \). Кроз њихове пресеке повуци симетралу и означи пресечну тачку на дужи \( SB \) са \( S_2 \). Тачка \( S_2 \) дели дуж \( SB \) на два једнака дела (\( SS_2 = S_2B \)).

Корак 4: Закључак

На овај начин, конструисањем три симетрале, тачке \( S_1 \), \( S \) и \( S_2 \) су поделиле почетну дуж \( AB \) на четири потпуно једнака дела, тако да важи: \[ AS_1 = S_1S = SS_2 = S_2B \]
1. Нацртај хоризонталну дуж и означи њене крајеве са A и B. 2. Изнад и испод средине дужи нацртај пресеке кружних лукова из тачака A и B (отвор шестара већи од пола дужи). 3. Повуци вертикалну праву (симетралу s) кроз ове пресеке лукова. 4. Означи пресечну тачку симетрале s и дужи AB са S. 5. Понови исти поступак (лукови и симетрала) за тачке A и S. Означи нову симетралу са s1, а њен пресек са дужи AS са S1. 6. Понови исти поступак (лукови и симетрала) за тачке S и B. Означи ову симетралу са s2, а њен пресек са дужи SB са S2. 7. На дужи AB се сада редом налазе тачке A, S1, S, S2, B на једнаким међусобним растојањима.

Кратак запис решења:

\( AS = SB = \frac{AB}{2} \) \( AS_1 = S_1S = \frac{AS}{2} = \frac{AB}{4} \) \( SS_2 = S_2B = \frac{SB}{2} = \frac{AB}{4} \) \( AS_1 = S_1S = SS_2 = S_2B \)

Најважније из лекције

Кључни поступци геометријских конструкција:
  • Алати: Искључиво лењир (без мера) и шестар.
  • Симетрала дужи: Права која полови дуж под правим углом. Добија се пресеком два лука истог полупречника из крајева дужи.
  • Висина троугла: Дуж која спаја теме и подножје нормале на наспрамну страницу (код тупоуглог троугла пада на продужетак странице).
  • Симетрала угла: Дели угао на два једнака дела.
  • Базни углови: Угао од \( 60^\circ \) се конструише пресеком два лука истог полупречника. Остали углови (\( 30^\circ, 15^\circ, 75^\circ, 90^\circ \)) добијају се сабирањем или половљењем (симетралом).
Геометријске конструкције се изводе коришћењем искључиво обичног лењира и шестара. Употреба угломера и троугаоног лењира није дозвољена.
Симетрала дужи је права која садржи средиште те дужи и нормална је на њу. Конструкцијом симетрале, уједно налазимо и средиште дужи.
Из темена \( A \) и \( B \) дате дужи \( AB \) описујемо кружнице (или кружне лукове) истог полупречника \( r \).
Полупречник \( r \) мора бити већи од половине дужи \( AB \) како би се лукови пресекли.
Кроз две пресечне тачке ових кружница провлачимо праву која представља симетралу \( s_{AB} \).
Илустрација дужи AB са њеном симетралом s. Приказани су кружни лукови истог полупречника из тачака A и B који се секу у две тачке (једна изнад, једна испод дужи). Права s пролази кроз те две пресечне тачке и сече дуж AB у њеном средишту S под правим углом.
Објасни како би конструисао/ла тачку која дели дуж \( MN \) тачно на пола.
Одговор: Тачку која полови дуж \( MN \) добијамо конструисањем симетрале дужи \( MN \). Пресек симетрале и саме дужи \( MN \) јесте њено средиште.
Конструкција нормале на праву \( p \) из тачке \( P \) (било да је тачка на правој или ван ње) своди се на одређивање две тачке на правој \( p \) које су једнако удаљене од \( P \), а затим конструисање тачке једнако удаљене од њих (као код симетрале дужи).
Висина троугла је дуж чија је једна крајња тачка теме тог троугла, а друга је подножје нормале из тог темена на праву на којој се налази наспрамна страница.
Висине се обележавају са \( h_a \) (из темена \( A \)), \( h_b \) (из темена \( B \)) и \( h_c \) (из темена \( C \)).
Код тупоуглог троугла, подножје висине из темена оштрог угла не пада на саму страницу, већ на њен продужетак.
Приказати тупоугли троугао ABC. Угао код темена B је туп (већи од 90 степени). Темена А, B и C треба да буду распоређена тако да А буде у доњем левом делу, B десно од А, а C постављено тако да угао ABC буде туп. Линија која садржи страницу BC треба да буде продужена испрекиданом линијом улево од тачке B. Из темена А спуштена је висина \(h_a\), која пада нормално на тај продужетак странице BC. Подножје висине, које се налази на продужетку странице BC ван троугла и лево од B, означити као \(H_a\). Висина \(AH_a\) треба да буде приказана пуном линијом. На месту подножја \(H_a\) приказати симбол правог угла. Означити сва темена A, B, C, подножје \(H_a\) и висину \(h_a\).
Колико висина има сваки троугао?
Одговор: Сваки троугао има тачно три висине, по једну из сваког темена.
Симетрала угла је полуправа која полази из темена угла и дели тај угао на два једнака дела.
Из темена угла \( O \) опишемо кружни лук који сече краке угла у тачкама \( P \) и \( Q \). На овај начин је \( OP = OQ \).
Из тачака \( P \) и \( Q \) опишемо лукове истим полупречником тако да се секу у тачки \( S \).
Полуправа \( OS \) представља симетралу датог угла.
Конструкција симетрале угла: Приказан је угао са теменом O. Почетни лук сече краке у тачкама P и Q. Из тих тачака нацртани су нови лукови који се секу у тачки S унутар угла. Полуправа OS полови почетни угао.
Ако желимо да конструишемо угао од \( 45^\circ \), како ћемо то урадити користећи симетралу угла?
Одговор: Прво конструишемо прав угао (\( 90^\circ \)) помоћу нормале на праву, а затим конструишемо његову симетралу која ће га поделити на два угла од по \( 45^\circ \).
Сви углови једнакостраничног троугла износе \( 60^\circ \), па се конструкција овог угла заснива на конструкцији једнакостраничног троугла.
Из темена \( O \) нацртамо кружни лук произвољног полупречника који сече почетни крак у једној тачки.
Без промене отвора шестара, забодемо иглу у пресечну тачку на краку и пресечемо први лук.
Права кроз теме \( O \) и нову пресечну тачку гради угао од \( 60^\circ \).
Конструкција угла од 60 степени:
Приказана је хоризонтална полуправа \( OA \) са почетком у тачки \( O \) која се простире удесно, и тачком \( A \) на њој.
Са центром у тачки \( O \), нацртан је кружни лук произвољног полупречника \( r \) који пролази кроз тачку \( A \).
Затим, са центром у тачки \( A \) и истим полупречником \( r \), нацртан је други кружни лук који сече први лук у тачки \( C \).
Полуправа \( OC \) је повучена из тачке \( O \) кроз тачку \( C \).
Угао \(\angle AOC\) између полуправа \( OA \) и \( OC \) износи \( 60^\circ \).
Конструкција се заснива на формирању једнакостраничног троугла \( OAC \), где су дужине страница \( OA, AC, CO \) једнаке полупречнику \( r \).
Изведене углове конструишемо надовезивањем и дељењем постојећих углова на пола (помоћу симетрале).
  • \( 30^\circ \) = половина од \( 60^\circ \) (једна симетрала)
  • \( 15^\circ \) = половина од \( 30^\circ \) (две симетрале)
  • \( 75^\circ = 60^\circ + 15^\circ \) или \( 75^\circ = 45^\circ + 30^\circ \)
Проблем трисекције угла: Старогрчки математичари су утврдили да није могуће сваки угао поделити на три једнака дела коришћењем само лењира и шестара (на пример, немогуће је конструисати угао од \( 20^\circ \) дељењем угла од \( 60^\circ \)).

Задаци за вежбање

Лак: Која два инструмента једино смеш користити приликом извођења геометријских конструкција?
Одговор: Дозвољено је коришћење само обичног лењира и шестара.
Средњи: Опиши поступак конструкције угла од \( 105^\circ \).
Одговор: Како је \( 105^\circ = 90^\circ + 15^\circ \) (или \( 105^\circ = 60^\circ + 45^\circ \)), један начин је:
1. Конструишемо прав угао (\( 90^\circ \)).
2. Са спољне стране нормале остаје нам још \( 90^\circ \). Њега прво поделимо симетралом на два угла од \( 45^\circ \).
3. Угао од \( 45^\circ \) који је уз почетни прав угао поново поделимо симетралом да бисмо добили \( 22.5^\circ \), што нам не одговара...
Бољи приступ: \( 105^\circ = 60^\circ + 45^\circ \).
1. Конструишемо угао од \( 60^\circ \).
2. Из истог темена конструишемо нормалу (\( 90^\circ \)).
3. Угао између крака од \( 60^\circ \) и нормале (\( 90^\circ \)) је \( 30^\circ \). Конструисањем симетрале овог угла од \( 30^\circ \), делимо га на два угла од \( 15^\circ \).
4. Када на \( 90^\circ \) додамо тих \( 15^\circ \), добијамо \( 105^\circ \).
Тежак: Дата је дуж \( AB \). Опиши како би је, користећи само лењир и шестар, поделио/ла на тачно 4 једнака дела.
Одговор:
1. Прво конструишемо симетралу \( s_1 \) дужи \( AB \). Пресек симетрале \( s_1 \) и дужи \( AB \) је тачка \( S \), која полови дуж \( AB \) на два једнака дела (\( AS \) и \( SB \)).
2. Затим конструишемо симетралу \( s_2 \) за дуж \( AS \). Њен пресек ће дати тачку \( P \) која полови дуж \( AS \).
3. На крају, конструишемо симетралу \( s_3 \) за дуж \( SB \). Њен пресек ће дати тачку \( Q \) која полови дуж \( SB \).
Тачке \( P \), \( S \) и \( Q \) сада деле почетну дуж \( AB \) на 4 једнака дела: \( AP = PS = SQ = QB \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: