Корице уџбеника

13. Увод У Геометријске Конструкције

Изабери решење задатка:

Задатак 12

Кратко решење

1) \( 120^\circ \)

\( 120^\circ = 60^\circ + 60^\circ \) Нацртај полуправу $Op$. Опиши кружни лук произвољног полупречника $r$ из темена $O$. Не мењајући отвор шестара, пресеци лук из тачке пресека лука и полуправе $Op$ (добијаш $60^\circ$), а затим из те нове тачке пресеци исти лук још једном. Спајањем темена $O$ са последњом тачком добијаш $120^\circ$.

2) \( 195^\circ \)

\( 195^\circ = 180^\circ + 15^\circ = 180^\circ + (60^\circ : 2) : 2 \) Нацртај праву која пролази кроз $O$ (то је $180^\circ$). Са друге стране праве у односу на почетни крак, конструиши угао од $60^\circ$, затим његову симетралу ($30^\circ$), па симетралу те половине ($15^\circ$). Укупан угао од почетка до последње симетрале је $195^\circ$.

3) \( 225^\circ \)

\( 225^\circ = 180^\circ + 45^\circ = 180^\circ + (90^\circ : 2) \) Нацртај теме $O$ и почетни крак $R_1$ који се протеже хоризонтално удесно од $O$. Продужи крак $R_1$ преко темена $O$ да формираш други крак $R_2$, тако да $R_1OR_2$ буде права линија, што представља опружен угао од $180^\circ$. Из темена $O$, конструиши трећи крак $R_3$ који је нормалан на праву $R_1R_2$, усмеравајући $R_3$ вертикално надоле. Овим се добија прав угао од $90^\circ$ између продуженог крака $R_2$ и крака нормале $R_3$. Затим конструиши четврти крак $R_4$ као симетралу правог угла формираног краковима $R_2$ и $R_3$. Угао између $R_2$ и $R_4$ износи $45^\circ$. Тражени угао од $225^\circ$ је угао између почетног крака $R_1$ и финалног крака $R_4$, мерен у смеру супротном од казаљке на сату ($180^\circ + 45^\circ = 225^\circ$). Подебљај почетни крак $R_1$ и финални крак $R_4$. Обележи угао од $225^\circ$ кружним луком који спаја $R_1$ и $R_4$ у смеру супротном од казаљке на сату, са ознаком `$225^\circ$`.

4) \( 300^\circ \)

\( 300^\circ = 360^\circ - 60^\circ \) Нацртај кружницу са центром у тачки $O$. Нацртај почетну полуправу $OA$ која почиње из тачке $O$ и иде хоризонтално удесно. Нека кружница пресеца полуправу $OA$ у тачки $P_0$. Користећи отвор шестара једнак полупречнику кружнице, пренеси ту дужину пет пута заредом по кружници, крећући од тачке $P_0$ у смеру супротном казаљци на сату. Означи тачке пресека као $P_1, P_2, P_3, P_4$ и $P_5$. Нацртај другу полуправу $OB$ која полази из $O$ и пролази кроз тачку $P_5$. Подебљај полуправе $OA$ и $OB$. Нацртај велики лук који повезује полуправе $OA$ и $OB$ у смеру супротном казаљци на сату и означи угао са $300^\circ$.

5) \( 165^\circ \)

\( 165^\circ = 180^\circ - 15^\circ = 180^\circ - (30^\circ : 2) \) Нацртај опружен угао ($180^\circ$). Са унутрашње стране конструиши $60^\circ$, па симетралама дођи до $15^\circ$. Одузимањем тих $15^\circ$ од $180^\circ$ остаје $165^\circ$.

6) \( 105^\circ \)

\( 105^\circ = 90^\circ + 15^\circ = 90^\circ + (30^\circ : 2) \) Конструиши нормалу ($90^\circ$) и угао од $120^\circ$. Простор између њих износи $30^\circ$. Конструиши симетралу тог простора да добијеш $15^\circ$. Тада је $90^\circ + 15^\circ = 105^\circ$.

7) \( 150^\circ \)

\( 150^\circ = 180^\circ - 30^\circ = 180^\circ - (60^\circ : 2) \) Нацртај опружен угао. У суседном углу до $180^\circ$ конструиши $60^\circ$, а затим његову симетралу ($30^\circ$). Остатак до пуне линије је $150^\circ$.

Детаљно решење

Корак 1: Анализа стратегије конструкције

Сваки од задатих углова можемо конструисати комбиновањем основних углова од \( 60^\circ \) (добијених конструкцијом једнакостраничног троугла) и \( 90^\circ \) (нормала), као и њиховим половљењем помоћу симетрале угла. - Основне мере: \( 60^\circ \), \( 90^\circ \), \( 180^\circ \). - Изведене мере симетралом: \( 30^\circ \) (\( 60:2 \)), \( 15^\circ \) (\( 30:2 \)), \( 45^\circ \) (\( 90:2 \)).

1) Конструкција угла од \( 120^\circ \)

Корак 2: Сабирање два угла од \( 60^\circ \)

Овај угао конструишемо тако што два пута пренесемо отвор шестара који одговара углу од \( 60^\circ \).
Нацртај полуправу $Op$. Опиши кружни лук произвољног полупречника $r$ из темена $O$. Не мењајући отвор шестара, пресеци лук из тачке пресека лука и полуправе $Op$ (добијаш $60^\circ$), а затим из те нове тачке пресеци исти лук још једном. Спајањем темена $O$ са последњом тачком добијаш $120^\circ$.

2) Конструкција угла од \( 195^\circ \)

Корак 3: Комбиновање \( 180^\circ + 15^\circ \)

Овај угао је већи од опруженог. Конструишемо га као \( 180^\circ + 15^\circ \).
Нацртај праву која пролази кроз $O$ (то је $180^\circ$). Са друге стране праве у односу на почетни крак, конструиши угао од $60^\circ$, затим његову симетралу ($30^\circ$), па симетралу те половине ($15^\circ$). Укупан угао од почетка до последње симетрале је $195^\circ$.

3) Конструкција угла од \( 225^\circ \)

Корак 4: Комбиновање \( 180^\circ + 45^\circ \)

Овај угао добијамо додавањем половине правог угла на опружен угао.
Нацртај теме $O$ и почетни крак $R_1$ који се протеже хоризонтално удесно од $O$. Продужи крак $R_1$ преко темена $O$ да формираш други крак $R_2$, тако да $R_1OR_2$ буде права линија, што представља опружен угао од $180^\circ$. Из темена $O$, конструиши трећи крак $R_3$ који је нормалан на праву $R_1R_2$, усмеравајући $R_3$ вертикално надоле. Овим се добија прав угао од $90^\circ$ између продуженог крака $R_2$ и крака нормале $R_3$. Затим конструиши четврти крак $R_4$ као симетралу правог угла формираног краковима $R_2$ и $R_3$. Угао између $R_2$ и $R_4$ износи $45^\circ$. Тражени угао од $225^\circ$ је угао између почетног крака $R_1$ и финалног крака $R_4$, мерен у смеру супротном од казаљке на сату ($180^\circ + 45^\circ = 225^\circ$). Подебљај почетни крак $R_1$ и финални крак $R_4$. Обележи угао од $225^\circ$ кружним луком који спаја $R_1$ и $R_4$ у смеру супротном од казаљке на сату, са ознаком `$225^\circ$`.

4) Конструкција угла од \( 300^\circ \)

Корак 5: Одузимање угла од \( 60^\circ \) од пуног круга

Најлакше је конструисати угао од \( 60^\circ \) „уназад“ од почетног крака јер је \( 360^\circ - 60^\circ = 300^\circ \).
Нацртај кружницу са центром у тачки $O$. Нацртај почетну полуправу $OA$ која почиње из тачке $O$ и иде хоризонтално удесно. Нека кружница пресеца полуправу $OA$ у тачки $P_0$. Користећи отвор шестара једнак полупречнику кружнице, пренеси ту дужину пет пута заредом по кружници, крећући од тачке $P_0$ у смеру супротном казаљци на сату. Означи тачке пресека као $P_1, P_2, P_3, P_4$ и $P_5$. Нацртај другу полуправу $OB$ која полази из $O$ и пролази кроз тачку $P_5$. Подебљај полуправе $OA$ и $OB$. Нацртај велики лук који повезује полуправе $OA$ и $OB$ у смеру супротном казаљци на сату и означи угао са $300^\circ$.

5) Конструкција угла од \( 165^\circ \)

Корак 6: Комбиновање \( 180^\circ - 15^\circ \) или \( 150^\circ + 15^\circ \)

Користићемо \( 180^\circ - 15^\circ \).
Нацртај опружен угао ($180^\circ$). Са унутрашње стране конструиши $60^\circ$, па симетралама дођи до $15^\circ$. Одузимањем тих $15^\circ$ од $180^\circ$ остаје $165^\circ$.

6) Конструкција угла од \( 105^\circ \)

Корак 7: Комбиновање \( 90^\circ + 15^\circ \)

Овај угао лежи између \( 90^\circ \) и \( 120^\circ \).
Конструиши нормалу ($90^\circ$) и угао од $120^\circ$. Простор између њих износи $30^\circ$. Конструиши симетралу тог простора да добијеш $15^\circ$. Тада је $90^\circ + 15^\circ = 105^\circ$.

7) Конструкција угла од \( 150^\circ \)

Корак 8: Комбиновање \( 90^\circ + 60^\circ \) или \( 180^\circ - 30^\circ \)

Користићемо \( 180^\circ - 30^\circ \).
Нацртај опружен угао. У суседном углу до $180^\circ$ конструиши $60^\circ$, а затим његову симетралу ($30^\circ$). Остатак до пуне линије је $150^\circ$.

Кратак запис решења:

1) \( 120^\circ = 60^\circ + 60^\circ \) 2) \( 195^\circ = 180^\circ + 15^\circ \) 3) \( 225^\circ = 180^\circ + 45^\circ \) 4) \( 300^\circ = 360^\circ - 60^\circ \) 5) \( 165^\circ = 180^\circ - 15^\circ \) 6) \( 105^\circ = 90^\circ + 15^\circ \) 7) \( 150^\circ = 180^\circ - 30^\circ \)

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: