Корице уџбеника

16. Примене Ставова Подударности

Изабери решење задатка:

Задатак 7

Кратко решење

1. Цртамо произвољан \( \Delta ABC \). 2. Конструишемо симетрале углова: - \( s_{\alpha} \) је симетрала угла код темена \( A \). - \( s_{\beta} \) је симетрала угла код темена \( B \). 3. Одређујемо центар уписане кружнице \( S \): \[ s_{\alpha} \cap s_{\beta} = \{S\} \] 4. Одређујемо полупречник \( r \) спуштањем нормале из \( S \) на страницу \( AB \): \[ SD \perp AB, D \in AB \Rightarrow r = SD \] 5. Цртамо уписану кружницу \( k(S, r) \). Нацртај три тачке \( A \), \( B \) и \( C \) које нису на истој правој. Повежи их лењиром тако да добијеш странице \( AB \), \( BC \) и \( CA \). Означи темена великим штампаним словима.

Детаљно решење

Да бисмо конструисали уписану кружницу троугла, потребно је да пронађемо центар те кружнице, који се налази у пресеку симетрала унутрашњих углова троугла.

Корак 1: Цртање произвољног троугла

Користећи лењир, нацртаћемо произвољан троугао \( ABC \). Најбоље је нацртати оштроугли троугао како би конструкција била прегледна.
Нацртај три тачке \( A \), \( B \) и \( C \) које нису на истој правој. Повежи их лењиром тако да добијеш странице \( AB \), \( BC \) и \( CA \). Означи темена великим штампаним словима.

Корак 2: Конструкција симетрала углова

Центар уписане кружнице \( S \) налази се у пресеку симетрала унутрашњих углова. Довољно је конструисати симетрале било која два угла. 1. **Симетрала угла \( \angle BAC \) (теме \( A \)):** Опиши произвољан лук из темена \( A \) који сече странице \( AB \) и \( AC \). Из тих тачака пресека опиши два лука истог полупречника унутар троугла. Тачку пресека тих лукова повежи са теменом \( A \) правом линијом \( s_{\alpha} \). 2. **Симетрала угла \( \angle ABC \) (теме \( B \)):** Понови исти поступак из темена \( B \). Нацртај симетралу \( s_{\beta} \). 3. **Означи пресек:** Тачку где се секу \( s_{\alpha} \) и \( s_{\beta} \) обележи са \( S \). Ово је центар уписане кружнице.

Корак 3: Конструкција полупречника кружнице

Да бисмо тачно одредили полупречник \( r \), потребно је из центра \( S \) спустити нормалу на било коју страницу троугла. 1. Постави један крак троугаоног лењира на страницу \( AB \), а други крак помери тако да пролази кроз тачку \( S \). 2. Нацртај нормалу из \( S \) на \( AB \). Пресек нормале и странице обележи са \( D \). Дуж \( SD \) је полупречник \( r \).
Нацртај испрекидане линије које представљају симетрале углова из темена \( A \) и \( B \). Тачку њиховог пресека означи са \( S \). Из тачке \( S \) повуци нормалну дуж до странице \( AB \) и означи њену дужину са \( r \).

Корак 4: Цртање уписане кружнице

Сада када имамо центар и полупречник, можемо нацртати кружницу. 1. Забоди иглу шестара у тачку \( S \). 2. Отвори шестар до тачке \( D \) (дужина \( r \)). 3. Нацртај кружницу која ће додиривати све три странице троугла изнутра.
Нацртај кружницу са центром у \( S \) која тачно додирује странице \( AB \), \( BC \) и \( AC \). Ова кружница се налази потпуно унутар троугла.

Кратак запис решења:

1. Нацртај \( \Delta ABC \). 2. Конструиши \( s_{\angle A} \) и \( s_{\angle B} \). 3. Центар је пресек \( S = s_{\angle A} \cap s_{\angle B} \). 4. Полупречник \( r \) је растојање од \( S \) до странице \( AB \) (\( SD \perp AB \)). 5. Нацртај кружницу \( k(S, r) \) која додирује све три странице.

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: