Корице уџбеника

13. Увод У Геометријске Конструкције

Изабери решење задатка:

Задатак 9

Кратко решење

Да бисмо конструисали угао од \( 45^\circ \), конструишемо га као половину правог угла: \[ 45^\circ = \frac{90^\circ}{2} \] Угао од \( 135^\circ \) можемо конструисати као збир правог угла и угла од \( 45^\circ \), или као разлику опруженог угла и угла од \( 45^\circ \): \[ 135^\circ = 90^\circ + 45^\circ = 180^\circ - 45^\circ \] Оба угла се могу приказати на истој конструкцији: 1. На правој \( p \) одредимо тачку \( O \) и конструишемо нормалу \( n \), чиме добијамо углове од \( 90^\circ \). 2. Конструкцијом симетрале \( s \) једног од правих углова добијамо угао од \( 45^\circ \). 3. Угао који та симетрала \( s \) гради са супротним краком праве \( p \) износи тачно \( 135^\circ \). Цртеж приказује хоризонталну праву p са тачком O на њој. Из тачке O је описан полукруг који сече праву p у тачкама A и B. Изнад тачке O се налази пресек два кружна лука описана из тачака A и B, кроз који пролази вертикална полуправа n, чинећи прав угао са правом p. Пресек полукруга и полуправе n је тачка C. Из тачака B и C описани су лукови који се секу унутар десног правог угла. Кроз њихов пресек и тачку O пролази полуправа s (симетрала). Угао између десног дела праве p (OB) и симетрале s обележен је луком и натписом 45 степени. Угао између левог дела праве p (OA) и симетрале s обележен је већим луком и натписом 135 степени.

Детаљно решење

Анализа задатка

Да бисмо конструисали угао од \( 45^\circ \), прво морамо да га разложимо на познате углове које умемо да конструишемо помоћу шестара и лењира. Знамо да је: \[ 45^\circ = \frac{90^\circ}{2} \] Ово значи да ћемо прво конструисати прав угао (\( 90^\circ \)), а затим ћемо га поделити на два једнака дела конструисањем његове симетрале. За угао од \( 135^\circ \) можемо уочити следеће: \[ 135^\circ = 90^\circ + 45^\circ \] Ово нам говори да угао од \( 135^\circ \) можемо добити тако што на угао од \( 90^\circ \) надовежемо угао од \( 45^\circ \). Такође, пошто је угао на правој (опружени угао) једнак \( 180^\circ \), можемо га посматрати и као: \[ 135^\circ = 180^\circ - 45^\circ \] Због овога, оба тражена угла можемо приказати на истој конструкцији!

Корак 1: Конструкција почетне праве и правог угла (\( 90^\circ \))

Нацртај једну праву \( p \) лењиром и на њој означи тачку \( O \) која ће представљати теме наших углова. Ова права, заједно са тачком \( O \), образује опружени угао од \( 180^\circ \). Затим конструиши нормалу на праву \( p \) у тачки \( O \): 1. Опиши полукруг из темена \( O \) произвољним отвором шестара тако да пресече праву \( p \) у две тачке. 2. Из тих пресечних тачака, нешто већим отвором шестара, опиши два кружна лука која се секу изнад тачке \( O \). 3. Кроз тај пресек и тачку \( O \) повуци полуправу \( n \). Сада смо добили два права угла од по \( 90^\circ \), лево и десно од полуправе \( n \).

Корак 2: Конструкција угла од \( 45^\circ \)

Сада треба да поделимо један од добијених правих углова (на пример, десни) на пола. 1. Искористи пресечне тачке полукруга са десним делом праве \( p \) и са полуправом \( n \). 2. Из тих тачака, истим отвором шестара, опиши кружне лукове тако да се секу унутар десног правог угла. 3. Кроз њихов пресек повуци полуправу \( s \) из темена \( O \). Ово је симетрала правог угла. Угао између десног крака праве \( p \) и полуправе \( s \) износи тачно \( 45^\circ \).

Корак 3: Конструкција угла од \( 135^\circ \)

Погледајмо сада угао са друге стране симетрале \( s \), у односу на леви крак праве \( p \). Он се састоји од левог правог угла (\( 90^\circ \)) и преостале половине десног правог угла (\( 45^\circ \)). \[ 90^\circ + 45^\circ = 135^\circ \] Тиме смо аутоматски конструисали и угао од \( 135^\circ \).

Корак 4: Обележавање углова

Подебљај полуправу \( s \) и краке праве \( p \). Уцртај кружни лук између десног крака праве \( p \) и симетрале \( s \) и запиши \( 45^\circ \). Уцртај кружни лук између левог крака праве \( p \) и симетрале \( s \) и запиши \( 135^\circ \).
Цртеж приказује хоризонталну праву p са тачком O на њој. Из тачке O је описан полукруг који сече праву p у тачкама A и B. Изнад тачке O се налази пресек два кружна лука описана из тачака A и B, кроз који пролази вертикална полуправа n, чинећи прав угао са правом p. Пресек полукруга и полуправе n је тачка C. Из тачака B и C описани су лукови који се секу унутар десног правог угла. Кроз њихов пресек и тачку O пролази полуправа s (симетрала). Угао између десног дела праве p (OB) и симетрале s обележен је луком и натписом 45 степени. Угао између левог дела праве p (OA) и симетрале s обележен је већим луком и натписом 135 степени.

Кратак запис решења:

\[ 45^\circ = \frac{90^\circ}{2} \] \[ 135^\circ = 90^\circ + 45^\circ = 180^\circ - 45^\circ \] Конструишемо прав угао (\( 90^\circ \)) и његову симетралу. Један добијени угао је \( 45^\circ \), а његов допунски угао на истој правој је \( 135^\circ \).

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: