Корице уџбеника

16. Примене Ставова Подударности

Изабери решење задатка:

Задатак 5

Кратко решење

Центар описане кружнице троугла \(O\) налази се у пресеку симетрала страница: \(O = s_a \cap s_b \cap s_c\). Оштроугли \(\Delta ABC\): Нацртај оштроугли троугао ABC. Конструиши симетралу странице AB тако што ћеш из темена A и B шестаром описати лукове полупречника већег од половине дужине странице AB. Кроз пресеке лукова повуци праву. Понови исти поступак за страницу BC да би добио њену симетралу. Означи пресек двеју симетрала словом O. Забоди шестар у тачку O, отвори га до темена A и опиши кружницу. Примети да се тачка O налази унутар оштроуглог троугла. Центар \(O\) припада унутрашњости оштроуглог \(\Delta ABC\). Тупоугли \(\Delta DEF\): Нацртај тупоугли троугао DEF, где је угао код темена E туп (већи од 90 степени). Конструиши симетралу странице DE и симетралу странице EF на исти начин као у претходном кораку (помоћу кружних лукова из темена). Означи пресек ових симетрала словом O_1. Забоди шестар у тачку O_1, отвори га до темена D и опиши кружницу. Примети да се пресечна тачка O_1 налази ван троугла. Центар \(O_1\) не припада унутрашњости тупоуглог \(\Delta DEF\) (налази се у спољашњости). Центар описане кружнице троугла не мора припадати његовој унутрашњости.

Детаљно решење

Корак 1: Анализа задатка и подсећање на особине описане кружнице

Да бисмо конструисали описану кружницу било ког троугла, потребно је да пронађемо њен центар. Према теореми о симетралама страница, центар описане кружнице троугла налази се у пресеку симетрала његових страница. За конструкцију је довољно конструисати симетрале било које две странице, јер ће и трећа симетрала обавезно проћи кроз исту пресечну тачку.

Корак 2: Конструкција описане кружнице оштроуглог троугла

Нацртаћемо произвољан оштроугли троугао \(ABC\). Затим ћемо конструисати симетралу странице \(AB\) и симетралу странице \(BC\). Пресек ових симетрала означићемо са \(O\). Ова тачка је центар описане кружнице. Полупречник кружнице је растојање од тачке \(O\) до било ког темена (на пример, дужина дужи \(OA\)).
Нацртај оштроугли троугао ABC. Конструиши симетралу странице AB тако што ћеш из темена A и B шестаром описати лукове полупречника већег од половине дужине странице AB. Кроз пресеке лукова повуци праву. Понови исти поступак за страницу BC да би добио њену симетралу. Означи пресек двеју симетрала словом O. Забоди шестар у тачку O, отвори га до темена A и опиши кружницу. Примети да се тачка O налази унутар оштроуглог троугла.

Корак 3: Конструкција описане кружнице тупоуглог троугла

Сада ћемо нацртати тупоугли троугао \(DEF\), са тупим углом код темена \(E\). Као и у претходном кораку, конструисаћемо симетралу странице \(DE\) и симетралу странице \(EF\). Њихов пресек означићемо са \(O_1\). Ова тачка је центар описане кружнице тупоуглог троугла. Полупречник је дужина дужи \(O_1D\).
Нацртај тупоугли троугао DEF, где је угао код темена E туп (већи од 90 степени). Конструиши симетралу странице DE и симетралу странице EF на исти начин као у претходном кораку (помоћу кружних лукова из темена). Означи пресек ових симетрала словом O_1. Забоди шестар у тачку O_1, отвори га до темена D и опиши кружницу. Примети да се пресечна тачка O_1 налази ван троугла.

Корак 4: Одговор на питање

Након што смо обавили конструкције, можемо да одговоримо на постављено питање. На цртежу оштроуглог троугла видимо да се центар описане кружнице налази у његовој унутрашњости. Међутим, код тупоуглог троугла смо добили да се центар описане кружнице налази у његовој спољашњости (ван троугла). Због тога закључујемо да центар описане кружнице не мора увек припадати унутрашњости троугла.

Кратак запис решења:

Центар описане кружнице је пресек симетрала страница. Код оштроуглог троугла центар је у унутрашњости: Код тупоуглог троугла центар је у спољашњости: Не, центар не мора припадати унутрашњости троугла.

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: