Корице уџбеника

15. Подударност Троугла

Изабери решење задатка:

Задатак 2

Кратко решење

На слици нема цртица ни ознака углова, па подударне парове препознајемо по облику троуглова, а темена уписујемо тако да се одговарајући елементи поклапају.
  • Тупоугли троуглови (туп угао + једна кратка страница): \( \triangle ABC \) и \( \triangle QRS \). Одговара: \( A\!\leftrightarrow\! R,\ B\!\leftrightarrow\! Q,\ C\!\leftrightarrow\! S \) (тупи углови \( \angle C=\angle S \)). Дакле \( AB=RQ,\ AC=RS,\ BC=QS \Rightarrow \triangle ABC \cong \triangle RQS \) (ССС).
  • Оштроугли троуглови: \( \triangle XYZ \) и \( \triangle TUV \). Одговара: \( X\!\leftrightarrow\! V,\ Y\!\leftrightarrow\! T,\ Z\!\leftrightarrow\! U \). Дакле \( XY=VT,\ XZ=VU,\ YZ=TU \Rightarrow \triangle XYZ \cong \triangle VTU \) (ССС).
  • Узани („танки") троуглови: \( \triangle DEF \) и \( \triangle C_1A_1B_1 \). Одговара: \( D\!\leftrightarrow\! A_1,\ E\!\leftrightarrow\! B_1,\ F\!\leftrightarrow\! C_1 \). Дакле \( DE=A_1B_1,\ DF=A_1C_1,\ EF=B_1C_1 \Rightarrow \triangle DEF \cong \triangle A_1B_1C_1 \) (ССС).
Напомена: \( \triangle ABC \) и \( \triangle XYZ \) нису подударни — \( \triangle ABC \) је тупоугли, а \( \triangle XYZ \) оштроугли.

Детаљно решење

Шта се тражи

На слици је приказано шест троуглова: \( \triangle ABC \), \( \triangle XYZ \), \( \triangle DEF \), \( \triangle C_1A_1B_1 \), \( \triangle QRS \) и \( \triangle TUV \). Уз троуглове нису дате ознаке (цртице на страницама ни лукови код углова), па подударне парове препознајемо посматрањем облика и величине сваког троугла, а затим записујемо подударност тако да се одговарајућа темена (а тиме и одговарајуће странице и углови) поклапају.

Разврставање троуглова по облику

Прегледом слике уочавамо да се међу шест троуглова издвајају три различита облика, сваки заступљен два пута:
  • Тупоугли троугао са једним истакнутим тупим углом и једном кратком страницом наспрам најмањег угла — то су \( \triangle ABC \) и \( \triangle QRS \).
  • Оштроугли троугао средњих пропорција (сва три угла оштра) — то су \( \triangle XYZ \) и \( \triangle TUV \).
  • Веома узак („танак") троугао код кога је једна страница врло кратка, а друге две дуге и готово једнаке — то су \( \triangle DEF \) и \( \triangle C_1A_1B_1 \).
Дакле, \( \triangle ABC \) и \( \triangle XYZ \) нису подударни (немају исти облик): \( \triangle ABC \) је тупоугли, а \( \triangle XYZ \) оштроугли. Партнер троугла \( \triangle ABC \) је \( \triangle QRS \), а партнер троугла \( \triangle XYZ \) је \( \triangle TUV \).

Пар 1: \( \triangle ABC \) и \( \triangle QRS \)

Оба троугла имају по један туп угао: код \( \triangle ABC \) то је угао код темена \( C \), а код \( \triangle QRS \) угао код темена \( S \). Наспрам тог тупог угла лежи најдужа страница (\( AB \), односно \( QR \)), а наспрам најмањег угла (код \( A \), односно код \( R \)) лежи најкраћа страница (\( BC \), односно \( QS \)). Поклапањем одговарајућих елемената добијамо: \[ A \leftrightarrow R,\qquad B \leftrightarrow Q,\qquad C \leftrightarrow S. \] Тада су одговарајуће странице једнаке: \[ AB = RQ,\qquad AC = RS,\qquad BC = QS, \] а одговарајући углови: \[ \angle A = \angle R,\qquad \angle B = \angle Q,\qquad \angle C = \angle S. \] Пошто су све три странице једне странице једнаке одговарајућим страницама друге (став ССС), закључујемо: \[ \triangle ABC \cong \triangle RQS. \]

Пар 2: \( \triangle XYZ \) и \( \triangle TUV \)

Оба троугла су оштроугла и истог облика. Највећи угао сваког од њих је наспрам најдуже странице: код \( \triangle XYZ \) највећи је угао \( \angle X \) (наспрам \( YZ \)), а код \( \triangle TUV \) угао \( \angle V \) (наспрам \( TU \)). Најмањи угао је \( \angle Z \), односно \( \angle U \) (наспрам најкраће странице \( XY \), односно \( VT \)). Одговарајућа темена су: \[ X \leftrightarrow V,\qquad Y \leftrightarrow T,\qquad Z \leftrightarrow U. \] Одговарајуће странице су једнаке: \[ XY = VT,\qquad XZ = VU,\qquad YZ = TU, \] а одговарајући углови: \[ \angle X = \angle V,\qquad \angle Y = \angle T,\qquad \angle Z = \angle U. \] По ставу ССС (три пара једнаких страница) следи: \[ \triangle XYZ \cong \triangle VTU. \]

Пар 3: \( \triangle DEF \) и \( \triangle C_1A_1B_1 \)

Оба троугла су веома узана. Најкраћа страница је она горња: код \( \triangle DEF \) то је \( DE \), а код другог троугла \( A_1B_1 \) (доња кратка страница). Наспрам те кратке странице је најмањи угао (\( \angle F \), односно \( \angle C_1 \)). Поклапањем најкраћих страница и одговарајућих темена добијамо: \[ D \leftrightarrow A_1,\qquad E \leftrightarrow B_1,\qquad F \leftrightarrow C_1. \] Одговарајуће странице су једнаке: \[ DE = A_1B_1,\qquad DF = A_1C_1,\qquad EF = B_1C_1, \] а одговарајући углови: \[ \angle D = \angle A_1,\qquad \angle E = \angle B_1,\qquad \angle F = \angle C_1. \] По ставу ССС закључујемо: \[ \triangle DEF \cong \triangle A_1B_1C_1. \]

Закључак

На слици постоје тачно три пара подударних троуглова: \[ \boxed{\;\triangle ABC \cong \triangle RQS,\qquad \triangle XYZ \cong \triangle VTU,\qquad \triangle DEF \cong \triangle A_1B_1C_1.\;} \] У сваком запису темена су наведена тако да се одговарајуће странице и углови поклапају, чиме је истовремено описано и на који начин би се ти троуглови поклопили.

Кратак запис решења:

\( \triangle ABC \cong \triangle RQS \), \( \triangle XYZ \cong \triangle VTU \), \( \triangle DEF \cong \triangle A_1B_1C_1 \).

Најважније из лекције

  • Подударни троуглови се могу потпуно поклопити. Ознака: \( \triangle ABC \cong \triangle EFG \) (темена истим редоследом).
  • Код подударних троуглова су све одговарајуће странице једнаке и сви одговарајући углови једнаки.
  • Подударност доказујемо помоћу четири става: СУС (две странице и захваћени угао), УСУ (страница и налегли углови), ССС (све три странице), ССУ (две странице и угао наспрам дуже од њих).
  • Из подударности следи једнакост свих преосталих страница и углова.
Два троугла су подударна ако један можемо померањем (без промене облика и величине) у потпуности да поклопимо са другим. Тада се свака тачка једног троугла поклопи са одговарајућом тачком другог.
Подударност троуглова \( ABC \) и \( EFG \) записујемо: \( \triangle ABC \cong \triangle EFG \). Темена пишемо истим редоследом којим се поклапају: \( A \leftrightarrow E,\; B \leftrightarrow F,\; C \leftrightarrow G \).
Ако су два троугла подударна, онда су све одговарајуће странице једнаке и сви одговарајући углови једнаки.
За \( \triangle ABC \cong \triangle EFG \) важи:
  • углови: \( \angle BAC = \angle FEG,\; \angle CBA = \angle GFE,\; \angle ACB = \angle EGF \);
  • странице: \( AB = EF,\; AC = EG,\; BC = FG \).
Важи и обрнуто: ако два троугла имају једнаке све одговарајуће странице и једнаке све одговарајуће углове, онда су подударна.
Два подударна троугла једнаког облика и величине: троугао ABC и троугао EFG. Одговарајућа темена су означена (A и E, B и F, C и G), а истим цртицама су обележене једнаке одговарајуће странице.
Да бисмо доказали да су два троугла подударна, није неопходно да проверимо свих шест елемената. Довољно је показати једнакост само неких елемената — то нам омогућавају ставови подударности.
Став СУС (страница–угао–страница): ако су две странице и њима захваћени угао једног троугла једнаки са двема страницама и њима захваћеним углом другог троугла, онда су ти троуглови подударни.
Став УСУ (угао–страница–угао): ако су једна страница и углови налегли на ту страницу једног троугла једнаки једној страници и на њој налеглим угловима другог троугла, онда су ти троуглови подударни.
Став ССС (страница–страница–страница): ако су све три странице једног троугла једнаке страницама другог троугла, онда су ти троуглови подударни.
Став ССУ (страница–страница–угао): ако су две странице и угао наспрам дуже од њих једног троугла једнаки двема страницама и углу наспрам дуже од њих другог троугла, онда су ти троуглови подударни.
Пажња: код става ССУ угао мора бити наспрам дуже странице. Тврђење „ако су два угла једног троугла једнака двама угловима другог, онда су троуглови подударни“ није увек тачно (углови не одређују величину троугла).
Дате су странице и захваћени угао: \( AB = 4\text{ cm},\; AC = 3\text{ cm},\; \angle CAB = 75^\circ \). Ако у другом троуглу важи \( DE = 4\text{ cm},\; DF = 3\text{ cm},\; \angle FDE = 75^\circ \), онда су, по ставу СУС, троуглови подударни: \[ \triangle ABC \cong \triangle DEF \] па су и све остале одговарајуће странице и углови једнаки, нпр. \( BC = EF \).
Троугао ABC са означеним страницама AB и AC и захваћеним углом код темена A обележеним са 75 степени; поред њега подударан троугао DEF са одговарајућим страницама DE, DF и углом код темена D од 75 степени.

Задаци за вежбање

Лак задатак: Троуглови \( ABC \) и \( DEF \) су подударни, при чему је \( \triangle ABC \cong \triangle DEF \). Ако је \( AB = 5\text{ cm} \) и \( \angle ABC = 40^\circ \), одреди дужину странице \( DE \) и меру угла \( \angle DEF \).
Код подударних троуглова одговарајуће странице и углови су једнаки. Из редоследа темена \( A\leftrightarrow D,\; B\leftrightarrow E,\; C\leftrightarrow F \) следи:
страница \( DE \) одговара страници \( AB \), па је \( DE = AB = 5\text{ cm} \);
угао \( \angle DEF \) одговара углу \( \angle ABC \), па је \( \angle DEF = 40^\circ \).
Одговор: \( DE = 5\text{ cm} \), \( \angle DEF = 40^\circ \).
Средњи задатак: У троугловима \( SRT \) и \( MNP \) важи: \( ST = MP,\; RT = NP \) и \( \angle STR = \angle MPN \). Докажи да је \( SR = MN \).
Посматрамо дате елементе:
\( ST = MP \) (страница);
\( \angle STR = \angle MPN \) (угао захваћен страницама \( ST \) и \( RT \));
\( RT = NP \) (страница).
Имамо две странице и њима захваћен угао, па по ставу СУС следи \( \triangle SRT \cong \triangle MNP \).
Пошто су троуглови подударни, једнаке су им и остале одговарајуће странице, па је \( SR = MN \).
Одговор: \( SR = MN \) (доказано ставом СУС).
Тежак задатак: Дат је правоугли троугао \( ABC \) са правим углом код темена \( B \) и правоугли троугао \( EBD \) са правим углом код темена \( B \). Ако је \( BC = BD \) и \( AC = ED \), докажи да је \( \angle BAC = \angle BED \).
Упоредимо елементе троуглова \( ABC \) и \( EBD \):
\( BC = BD \) (дато) — то су катете;
\( AC = ED \) (дато) — то су хипотенузе, а хипотенуза је дужа од катете;
дакле имамо две странице (катету и хипотенузу) и угао наспрам дуже од њих (наспрам хипотенузе стоји прав угао: \( \angle CBA = \angle DBE = 90^\circ \)).
По ставу ССУ следи \( \triangle ABC \cong \triangle EBD \).
Из подударности су одговарајући углови једнаки, па је \( \angle BAC = \angle BED \).
Одговор: \( \angle BAC = \angle BED \) (доказано ставом ССУ).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: