Корице уџбеника

13. Увод У Геометријске Конструкције

Изабери решење задатка:

Задатак 6

Кратко решење

Нацртај тупоугли троугао ABC тако да је угао код темена C туп (већи од 90 степени). Темена А и B су темена са оштрим угловима. 1. Продужимо страницу \( BC \) преко темена \( C \) да добијемо праву \( p_{BC} \). 2. Конструкција \( h_a \): \( k(A, r > d(A, p_{BC})) \cap p_{BC} = \{M, N\} \) \( s_{MN} \perp p_{BC} \land A \in s_{MN} \) \( s_{MN} \cap p_{BC} = \{A_1\} \implies AA_1 = h_a \) 3. Продужимо страницу \( AC \) преко темена \( C \) да добијемо праву \( p_{AC} \). 4. Конструкција \( h_b \): \( k(B, r > d(B, p_{AC})) \cap p_{AC} = \{P, Q\} \) \( s_{PQ} \perp p_{AC} \land B \in s_{PQ} \) \( s_{PQ} \cap p_{AC} = \{B_1\} \implies BB_1 = h_b \)

Детаљно решење

Корак 1: Анализа задатка

У тупоуглом троуглу, један угао је већи од \( 90^\circ \), док су преостала два угла оштра. Специфичност тупоуглог троугла јесте да се висине конструисане из темена оштрих углова налазе ван самог троугла. Да бисмо их конструисали, морамо прво продужити странице на које те висине падају. Висина је дуж која спаја теме са подножјем нормале повучене из тог темена на праву која садржи наспрамну страницу.

Корак 2: Цртање почетног троугла


Нацртај тупоугли троугао ABC тако да је угао код темена C туп (већи од 90 степени). Темена А и B су темена са оштрим угловима.

Корак 3: Припрема за конструкцију висине \( h_a \) (из темена \( A \))

Висина \( h_a \) полази из темена \( A \) и нормална је на праву која садржи страницу \( BC \). 1. Користећи лењир, продужи страницу \( BC \) преко темена \( C \) (испрекиданом линијом). 2. Означи ову праву као \( p(B,C) \).

Корак 4: Конструкција висине \( h_a \)

1. Постави иглу шестара у теме \( A \) и отвори га довољно да пресече продужетак странице \( BC \) у две тачке. Означи их са \( M \) и \( N \). 2. Конструиши симетралу дужи \( MN \). Луковима из тачака \( M \) и \( N \) (истог полупречника) одреди тачку са друге стране праве. 3. Права која пролази кроз теме \( A \) и ову тачку је нормала. Тачка пресека ове нормале и продужетка странице је подножје висине \( A_1 \). 4. Дуж \( AA_1 \) је висина \( h_a \).

Корак 5: Припрема за конструкцију висине \( h_b \) (из темена \( B \))

Висина \( h_b \) полази из темена \( B \) и нормална је на праву која садржи страницу \( AC \). 1. Користећи лењир, продужи страницу \( AC \) преко темена \( C \) (испрекиданом линијом).

Корак 6: Конструкција висине \( h_b \)

1. Постави иглу шестара у теме \( B \) и отвори га тако да лук пресече продужетак странице \( AC \) у две тачке. 2. Понови поступак конструкције нормале из темена \( B \) на тај продужетак. 3. Тачка пресека нормале и продужетка странице \( AC \) је подножје висине \( B_1 \). 4. Дуж \( BB_1 \) је висина \( h_b \).

Корак 7: Закључак

Висине \( h_a \) и \( h_b \) тупоуглог троугла \( ABC \) успешно су конструисане. Оне падају на продужетке наспрамних страница јер су углови код темена \( C \) спољашњи углови који су оштри у односу на нормале.

Кратак запис решења:

1. \( h_a \): Продужи \( BC \), конструиши нормалу из \( A \) на продужетак. Подножје је \( A_1 \), \( h_a = AA_1 \). 2. \( h_b \): Продужи \( AC \), конструиши нормалу из \( B \) на продужетак. Подножје је \( B_1 \), \( h_b = BB_1 \).

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: