Корице уџбеника

16. Примене Ставова Подударности

Изабери решење задатка:

Задатак 2

Кратко решење

Нацртамо произвољан \( \Delta ABC \) и тачку \( O \notin \Delta ABC \). Конструишемо \( A_1, B_1, C_1 \) тако да је: \( AO = OA_1, BO = OB_1, CO = OC_1 \). 1. Користећи лењир, нацртај произвољан троугао \( ABC \) у средини папира.
2. Изабери тачку \( O \) која се налази изван троугла \( ABC \) (на пример, десно или испод троугла) и јасно је обележи. Доказ подударности: Посматрајмо \( \Delta ABO \) и \( \Delta A_1B_1O \): \( AO = A_1O \) (по конструкцији) \( \angle AOB = \angle A_1OB_1 \) (унакрсни углови) \( BO = B_1O \) (по конструкцији) \[ \xrightarrow{СУС} \Delta ABO \cong \Delta A_1B_1O \Rightarrow AB = A_1B_1 \] Посматрајмо \( \Delta BCO \) и \( \Delta B_1C_1O \): \( BO = B_1O \) \( \angle BOC = \angle B_1OC_1 \) (унакрсни углови) \( CO = C_1O \) \[ \xrightarrow{СУС} \Delta BCO \cong \Delta B_1C_1O \Rightarrow BC = B_1C_1 \] Посматрајмо \( \Delta ACO \) и \( \Delta A_1C_1O \): \( AO = A_1O \) \( \angle AOC = \angle A_1OC_1 \) (унакрсни углови) \( CO = C_1O \) \[ \xrightarrow{СУС} \Delta ACO \cong \Delta A_1C_1O \Rightarrow AC = A_1C_1 \] На основу све три једнаке странице: \[ \left. \begin{matrix} AB = A_1B_1 \\ BC = B_1C_1 \\ AC = A_1C_1 \end{matrix} \right\} \xrightarrow{ССС} \Delta ABC \cong \Delta A_1B_1C_1 \]

Детаљно решење

Корак 1: Цртање почетног троугла и центра симетрије

Нацртаћемо произвољан троугао \( ABC \). Ван овог троугла изабраћемо тачку \( O \) која ће представљати центар симетрије.
1. Користећи лењир, нацртај произвољан троугао \( ABC \) у средини папира. 2. Изабери тачку \( O \) која се налази изван троугла \( ABC \) (на пример, десно или испод троугла) и јасно је обележи.

Корак 2: Конструкција централносиметричних тачака

Да бисмо конструисали тачке \( A_1, B_1, C_1 \) које су симетричне теменима \( A, B, C \) у односу на \( O \), користићемо својство централне симетрије: тачка \( O \) мора бити средиште дужи које спајају оригиналну тачку и њену слику. - Нацртаћемо праву кроз тачке \( A \) и \( O \). Помоћу шестара пренећемо растојање \( AO \) са друге стране тачке \( O \) да бисмо добили \( A_1 \). - Поновићемо исти поступак за тачке \( B \) и \( C \) како бисмо добили \( B_1 \) и \( C_1 \).
1. Нацртај полуправу која почиње у темену A и пролази кроз тачку O. Шестаром измери дужину дужи AO, па је пренеси на полуправу са друге стране тачке O. Означи ту тачку са A1. 2. Понови исти поступак за теме B: нацртај полуправу BO и пренеси дужину BO на другу страну тачке O да добијеш B1. 3. Понови поступак за теме C: нацртај полуправу CO и пренеси дужину CO на другу страну тачке O да добијеш C1. 4. Спој тачке A1, B1 и C1 лењиром како би се формирао троугао A1B1C1.

Корак 3: Доказивање подударности троуглова

Да бисмо утврдили да ли је \( \Delta ABC \cong \Delta A_1B_1C_1 \), посматраћемо мање троуглове који се формирају са центром симетрије \( O \). Посматрајмо на пример \( \Delta ABO \) и \( \Delta A_1B_1O \): - \( AO = A_1O \) (јер су \( A \) и \( A_1 \) симетричне у односу на \( O \)) - \( \angle AOB = \angle A_1OB_1 \) (као унакрсни углови) - \( BO = B_1O \) (јер су \( B \) и \( B_1 \) симетричне у односу на \( O \)) На основу става **СУС** (страница-угао-страница), закључујемо да је \( \Delta ABO \cong \Delta A_1B_1O \). Из ове подударности следи да је страница \( AB = A_1B_1 \). Истим поступком за парове троуглова (\( \Delta BCO \) и \( \Delta B_1C_1O \)) добијамо \( BC = B_1C_1 \), а за парове (\( \Delta ACO \) и \( \Delta A_1C_1O \)) добијамо \( AC = A_1C_1 \).

Корак 4: Закључак

Пошто смо доказали да су све три одговарајуће странице троуглова једнаке: \[ \left. \begin{matrix} AB = A_1B_1 \\ BC = B_1C_1 \\ AC = A_1C_1 \end{matrix} \right\} \xrightarrow{ССС} \Delta ABC \cong \Delta A_1B_1C_1 \] Закључујемо да је \( \Delta ABC \cong \Delta A_1B_1C_1 \). Централна симетрија је изометријско пресликавање, што значи да чува дужине страница и величине углова, па је слика увек подударна оригиналу.

Кратак запис решења:

Конструишемо слику \( \Delta A_1B_1C_1 \) централном симетријом у односу на \( O \). У троугловима \( \Delta ABO \) и \( \Delta A_1B_1O \): \( AO = OA_1, BO = OB_1, \angle AOB = \angle A_1OB_1 \text{ (унакрсни)} \xrightarrow{СУС} AB = A_1B_1 \). Аналогно из \( \Delta BCO \cong \Delta B_1C_1O \) следи \( BC = B_1C_1 \), а из \( \Delta ACO \cong \Delta A_1C_1O \) следи \( AC = A_1C_1 \). Пошто је \( AB = A_1B_1 \), \( BC = B_1C_1 \) и \( AC = A_1C_1 \), по ставу ССС следи: \( \Delta ABC \cong \Delta A_1B_1C_1 \).

Најважније из лекције

  • Математички докази помоћу подударности углавном имају два корака: 1) Доказивање подударности троуглова, 2) Извођење једнакости преосталих елемената.
  • Описана кружница: Центар јој се налази у пресеку симетрала страница троугла.
  • Уписана кружница: Центар јој се налази у пресеку симетрала углова троугла.
  • Тангентне дужи: Дужи од темена до тачке додира са уписаном кружницом рачунају се преко полуобима: \(x = s-a\), \(y = s-b\), \(z = s-c\).
Теорема је математичко тврђење које захтева доказ (детаљно образложење зашто је тврђење тачно).
Докази у којима се користе ставови подударности (СУС, УСУ, ССС, ССУ) најчешће се састоје из два дела:
Уочавамо једнакости три пара одговарајућих елемената (страница и углова) и доказујемо подударност два троугла на основу неког од ставова.
Из већ доказане подударности изводимо закључак да су и преостали одговарајући парови страница и углова једнаки, као и последице тих једнакости.
Централна симетрија: Тачка \(A_1\) је симетрична тачки \(A\) у односу на центар симетрије \(O\) ако је \(O\) средиште дужи \(AA_1\).
Ако тачке \(A\), \(B\) и \(O\) нису колинеарне и ако су \(A_1\) и \(B_1\) симетричне тачкама \(A\) и \(B\) у односу на тачку \(O\), тада важи:
1) \(AB = A_1B_1\)
2) \(AB \parallel A_1B_1\).

Осна симетрија: Тачка \(A_1\) је симетрична тачки \(A\) у односу на праву \(s\) (осу) ако припада нормали из \(A\) на \(s\) и једнако је удаљена од праве \(s\) као и тачка \(A\).
Ако су тачке \(A\) и \(A_1\) симетричне у односу на осу \(s\), онда је свака тачка на оси \(s\) једнако удаљена од тачака \(A\) и \(A_1\).
Ако тачка припада симетрали дужи, она је једнако удаљена од крајева те дужи (и обрнуто).
Симетрале све три странице троугла секу се у једној тачки. Та тачка је центар описане кружнице тог троугла.
Описана кружница садржи сва три темена троугла, јер је њен центар (пресек симетрала страница) једнако удаљен од свих темена.
Троугао ABC. Конструисати симетрале све три странице троугла. За сваку страницу, симетрала је права која пролази кроз средину странице и нормална је на њу. Означити средине страница AB, BC, CA редом са F, D, E. Симетрале страница повући као испрекидане линије, са ознакама за прав угао на страни и ознакама за једнаке дужине сегмената које симетрала формира. Све три симетрале секу се у тачки О, која је центар описане кружнице. Приказати случај када је тачка О унутар троугла (тј. акутни троугао). Из тачке О повући дужи до темена троугла (OA, OB, OC). Ове дужи представљају полупречнике описане кружнице, па их означити са R и обележити да су једнаке дужине.
Ако конструишеш симетрале само две странице троугла и нађеш њихов пресек, да ли мораш да конструишеш и трећу симетралу да би нашао центар описане кружнице?
Одговор: Не. Пошто се према теореми све три симетрале страница секу у истој тачки, довољно је наћи пресек било које две симетрале. То ће уједно бити центар описане кружнице.
Ако тачка припада симетрали угла, она је једнако удаљена од правих на којима се налазе краци тог угла (и обрнуто).
Симетрале сва три угла троугла секу се у једној тачки. Та тачка је центар уписане кружнице тог троугла.
Уписана кружница додирује све три странице троугла (налази се унутар њега), а њен центар је једнако удаљен од свих страница.
Троугао у ком су конструисане симетрале унутрашњих углова. Оне се секу у тачки S унутар троугла. Из тачке S повучене су нормале на све три странице, које представљају полупречнике уписане кружнице.
Дужи које спајају теме троугла са тачкама у којима уписана кружница додирује странице тог угла називају се тангентне дужи и оне су међусобно једнаке.
Нека је \(s\) полуобим троугла: \(s = \frac{a+b+c}{2}\).
Тангентне дужи из темена \(A, B, C\) износе редом:
\[ x = s - a \] \[ y = s - b \] \[ z = s - c \]
Ако су странице троугла \(a=7\), \(b=5\) и \(c=8\), полуобим је \(s = \frac{7+5+8}{2} = \frac{20}{2} = 10\).
Тангентне дужи из темена \(A\) су дужине \(x = 10 - 7 = 3\).

Задаци за вежбање

Лаки ниво: Повежи појмове. Шта представља пресек симетрала страница, а шта пресек симетрала углова у троуглу?
- Пресек симетрала страница је центар описане кружнице.
- Пресек симетрала углова је центар уписане кружнице.
Средњи ниво: Израчунај дужине тангентних дужи (\(x, y, z\)) на уписану кружницу троугла чије су странице \(a = 9\), \(b = 10\), \(c = 11\).
Прво рачунамо полуобим \(s\):
\(s = \frac{9+10+11}{2} = \frac{30}{2} = 15\)

Затим примењујемо формуле за тангентне дужи:
\(x = s - a = 15 - 9 = 6\)
\(y = s - b = 15 - 10 = 5\)
\(z = s - c = 15 - 11 = 4\)
Одговор: Дужине тангентних дужи су 6, 5 и 4.
Тежи ниво: Докажи да су дијагонале паралелограма половљене својим пресеком (тј. да се секу тачно на средини), користећи ставове подударности и особину централне симетрије.
Нека је \(ABCD\) паралелограм, а \(O\) пресек дијагонала \(AC\) и \(BD\). Посматрајмо \(\Delta ABO\) и \(\Delta CDO\):
- \(AB = CD\) (наспрамне странице паралелограма су једнаке)
- \(\angle BAO = \angle DCO\) (наизменични углови на трансверзали \(AC\))
- \(\angle ABO = \angle CDO\) (наизменични углови на трансверзали \(BD\))

На основу става УСУ, следи \(\Delta ABO \cong \Delta CDO\).
Из подударности следи да је \(AO = CO\) и \(BO = DO\), што значи да је тачка \(O\) средиште дијагонала, односно паралелограм је централносиметрична фигура у односу на пресек дијагонала.

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: