Изабери решење задатка:

Задатак 10

Кратко решење

1)
\( P \in a, \quad Q \notin a \) Нацртај праву а у хоризонталном положају. На правој а означи тачку P, а ван праве а (изнад ње) означи произвољну тачку Q.
2)
\( 67^\circ 30' = 45^\circ + 22^\circ 30' \) Хоризонтална права a, иста као на цртежу 1: на њој тачка P лево, а изнад праве a, десно од P, тачка Q. Помоћне линије и лукови танки и сиви. Из P кружни лук k (полупречника око 1,5 cm, горњи полукруг) који сече праву a у тачкама A (лево од P) и B (десно од P). Из A и B по један мали лук истог полупречника (око 2,5 cm); ти лукови се секу у тачки N, тачно изнад P. Танка права n кроз P и N (нормала на a) са ознаком правог угла код P. Лук k сече праву n у тачки C. Из B и C по један мали лук истог полупречника; лукови се секу у тачки D. Танка полуправа PD - заклапа угао од 45° са полуправом PB. Полуправа PD сече лук k у тачки E. Из C и E по један мали лук истог полупречника; лукови се секу у тачки F. Подебљана права p кроз P и F, продужена на обе стране тачке P; она пролази између полуправих PD и PN. Лук угла између полуправе PB (десни део праве a) и праве p са натписом 67°30'. Означене тачке A, B, C, D, E, F, N, P, Q и праве a, n, p. \( k(P, r) \cap a = \{A, B\} \) \( n = PN, \quad n \perp a \Rightarrow \angle BPN = 90^\circ \) \( PD \) - симетрала \( \angle BPN \Rightarrow \angle BPD = 90^\circ : 2 = 45^\circ \) \( PF \) - симетрала \( \angle DPN \Rightarrow \angle DPF = 45^\circ : 2 = 22^\circ 30' \) \( p = PF: \quad \angle BPF = \angle BPD + \angle DPF = 45^\circ + 22^\circ 30' = 67^\circ 30' \)
3)
Цео цртеж 2: хоризонтална права a, тачка P на њој, тачка Q изнад праве a десно од P и подебљана права p кроз P под углом 67°30' према десном делу праве a (помоћни лукови и линије конструкције праве p бледи и танки). Нове помоћне линије танке и сиве: из Q кружни лук који сече праву p у тачкама G и H. Из G и H по један мали лук истог полупречника; лукови се секу у тачки K, са друге стране праве p у односу на Q. Танка права m кроз Q и K, нормална на p, са ознаком правог угла у пресеку правих m и p. Из Q кружни лук који сече праву m у тачкама L и M, са обе стране тачке Q. Из L и M по један мали лук истог, већег полупречника; лукови се секу у тачки R. Подебљана права q кроз Q и R, паралелна са p, продужена надоле тако да сече праву a; ознака правог угла код Q између m и q. Код пресека праве q са правом a лук угла између десног дела праве a и праве q са натписом 67°30', а исти натпис и код тачке P између праве a и праве p. Означене тачке P, Q, G, H, K, L, M, R и праве a, p, q, m. \( m = QK, \quad m \perp p \) \( q = QR, \quad q \perp m \) \( q \perp m, \; p \perp m \Rightarrow q \parallel p \) \( q \parallel p \Rightarrow \angle(a, q) = \angle(a, p) = 67^\circ 30' \) (сагласни углови)

Детаљно решење

1)

Цртамо праву \( a \) и тачке \( P \) и \( Q \)

Лењиром нацртамо праву \( a \). На њој изаберемо тачку \( P \) (\( P \in a \)), а изван ње, на пример изнад праве \( a \), тачку \( Q \) (\( Q \notin a \)).
Нацртај праву а у хоризонталном положају. На правој а означи тачку P, а ван праве а (изнад ње) означи произвољну тачку Q.

2)

Разлажемо задати угао

Користимо једнакост из напомене: \[ 67^\circ 30' = 45^\circ + 22^\circ 30' \] Угао од \( 45^\circ \) је половина правог угла: \( 90^\circ : 2 = 45^\circ \). Угао од \( 22^\circ 30' \) је половина угла од \( 45^\circ \): како је \( 45^\circ = 44^\circ 60' \), имамо \( 44^\circ 60' : 2 = 22^\circ 30' \). Зато у тачки \( P \) најпре конструишемо прав угао (нормалу на \( a \)), затим његову симетралу (\( 45^\circ \)), а онда симетралу угла од \( 45^\circ \) између те симетрале и нормале, чиме на \( 45^\circ \) надовезујемо још \( 22^\circ 30' \).

Цртеж конструкције праве \( p \)


Хоризонтална права a, иста као на цртежу 1: на њој тачка P лево, а изнад праве a, десно од P, тачка Q. Помоћне линије и лукови танки и сиви. Из P кружни лук k (полупречника око 1,5 cm, горњи полукруг) који сече праву a у тачкама A (лево од P) и B (десно од P). Из A и B по један мали лук истог полупречника (око 2,5 cm); ти лукови се секу у тачки N, тачно изнад P. Танка права n кроз P и N (нормала на a) са ознаком правог угла код P. Лук k сече праву n у тачки C. Из B и C по један мали лук истог полупречника; лукови се секу у тачки D. Танка полуправа PD - заклапа угао од 45° са полуправом PB. Полуправа PD сече лук k у тачки E. Из C и E по један мали лук истог полупречника; лукови се секу у тачки F. Подебљана права p кроз P и F, продужена на обе стране тачке P; она пролази између полуправих PD и PN. Лук угла између полуправе PB (десни део праве a) и праве p са натписом 67°30'. Означене тачке A, B, C, D, E, F, N, P, Q и праве a, n, p.

Конструишемо нормалу \( n \) на праву \( a \) у тачки \( P \)

Из тачке \( P \) опишемо кружни лук \( k \) произвољног полупречника \( r \), који сече праву \( a \) у тачкама \( A \) и \( B \). Тада је \( PA = PB \). Из тачака \( A \) и \( B \) опишемо два лука истог полупречника, већег од \( r \), који се секу у тачки \( N \). Права \( PN \) је нормала \( n \) на праву \( a \), па је: \[ \angle BPN = 90^\circ \]

Конструишемо симетралу правог угла - угао од \( 45^\circ \)

Лук \( k \) сече нормалу \( n \) у тачки \( C \), па је \( PB = PC \). Из тачака \( B \) и \( C \) опишемо лукове истог полупречника који се секу у тачки \( D \). Полуправа \( PD \) је симетрала угла \( BPN \): \[ \angle BPD = 90^\circ : 2 = 45^\circ \]

Конструишемо симетралу угла \( DPN \) - још \( 22^\circ 30' \)

Угао \( DPN \) такође има \( 45^\circ \). Полуправа \( PD \) сече лук \( k \) у тачки \( E \), па је \( PE = PC \). Из тачака \( E \) и \( C \) опишемо лукове истог полупречника који се секу у тачки \( F \). Полуправа \( PF \) је симетрала угла \( DPN \): \[ \angle DPF = 45^\circ : 2 = 22^\circ 30' \]

Права \( p \)

Углови \( BPD \) и \( DPF \) су надовезани, па је: \[ \angle BPF = \angle BPD + \angle DPF = 45^\circ + 22^\circ 30' = 67^\circ 30' \] Права \( p = PF \) садржи тачку \( P \) и са правом \( a \) заклапа угао од \( 67^\circ 30' \). Друга таква права би била симетрична правој \( p \) у односу на нормалу \( n \), али је довољно конструисати само једну.

3)

Идеја конструкције

Ако је права \( q \) паралелна са правом \( p \), онда је права \( a \) трансверзала паралелних правих \( p \) и \( q \). Сагласни углови на трансверзали су једнаки, па права \( q \) са правом \( a \) заклапа исти угао као права \( p \), тј. \( 67^\circ 30' \). Зато кроз тачку \( Q \) конструишемо праву паралелну са правом \( p \): прво нормалу \( m \) из \( Q \) на \( p \), а затим нормалу на \( m \) у тачки \( Q \).

Цртеж конструкције праве \( q \)


Цео цртеж 2: хоризонтална права a, тачка P на њој, тачка Q изнад праве a десно од P и подебљана права p кроз P под углом 67°30' према десном делу праве a (помоћни лукови и линије конструкције праве p бледи и танки). Нове помоћне линије танке и сиве: из Q кружни лук који сече праву p у тачкама G и H. Из G и H по један мали лук истог полупречника; лукови се секу у тачки K, са друге стране праве p у односу на Q. Танка права m кроз Q и K, нормална на p, са ознаком правог угла у пресеку правих m и p. Из Q кружни лук који сече праву m у тачкама L и M, са обе стране тачке Q. Из L и M по један мали лук истог, већег полупречника; лукови се секу у тачки R. Подебљана права q кроз Q и R, паралелна са p, продужена надоле тако да сече праву a; ознака правог угла код Q између m и q. Код пресека праве q са правом a лук угла између десног дела праве a и праве q са натписом 67°30', а исти натпис и код тачке P између праве a и праве p. Означене тачке P, Q, G, H, K, L, M, R и праве a, p, q, m.

Конструишемо нормалу \( m \) из тачке \( Q \) на праву \( p \)

Из тачке \( Q \) опишемо лук који сече праву \( p \) у тачкама \( G \) и \( H \), па је \( QG = QH \). Из тачака \( G \) и \( H \) опишемо лукове истог полупречника који се секу у тачки \( K \). Права \( QK \) је нормала \( m \) на праву \( p \): \[ m \perp p \]

Конструишемо нормалу на праву \( m \) у тачки \( Q \)

Из тачке \( Q \) опишемо лук који сече праву \( m \) у тачкама \( L \) и \( M \), па је \( QL = QM \). Из тачака \( L \) и \( M \) опишемо лукове истог, већег полупречника, који се секу у тачки \( R \). Права \( QR \) је нормала на праву \( m \) у тачки \( Q \). То је тражена права \( q \): \[ q \perp m \]

Закључак

Праве \( p \) и \( q \) су обе нормалне на праву \( m \), па су паралелне: \( q \parallel p \). Права \( a \) сече паралелне праве \( p \) и \( q \), а сагласни углови су једнаки, па права \( q \) садржи тачку \( Q \) и са правом \( a \) заклапа угао од \( 67^\circ 30' \).

Кратак запис решења:

1) \( P \in a, \; Q \notin a \) 2) \( 67^\circ 30' = 45^\circ + 22^\circ 30' \) \( n \perp a \) у \( P \Rightarrow 90^\circ \); симетрала \( \Rightarrow 45^\circ \); симетрала \( \angle DPN \Rightarrow 22^\circ 30' \) \( \angle BPF = 45^\circ + 22^\circ 30' = 67^\circ 30', \quad p = PF \) 3) \( m \perp p, \; Q \in m; \quad q \perp m, \; Q \in q \Rightarrow q \parallel p \Rightarrow \angle(a, q) = 67^\circ 30' \)

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: