Корице уџбеника

16. Примене Ставова Подударности

Изабери решење задатка:

Задатак 8

Кратко решење

Посматрајмо парцелу као троугао \( ABC \). Путеви су странице троугла \( a \), \( b \) и \( c \).

1) Положај продавнице удаљене од два пута

Скуп тачака једнако удаљених од две праве (два пута) које се секу чине симетрале углова које те праве заклапају. - Продавница се може налазити на симетрали угла \( \alpha \) (једнако удаљена од путева \( b \) и \( c \)). - Продавница се може налазити на симетрали угла \( \beta \) (једнако удаљена од путева \( a \) и \( c \)). - Продавница се може налазити на симетрали угла \( \gamma \) (једнако удаљена од путева \( a \) и \( b \)). Решење: Било која тачка на симетралама унутрашњих углова троугла.

2) Положај продавнице удаљене од сва три пута

Тачка која је једнако удаљена од све три странице троугла је пресек симетрала његових унутрашњих углова. - Нека је \( s_{\alpha} \cap s_{\beta} \cap s_{\gamma} = \{S\} \). - Тачка \( S \) је центар уписане кружнице троугла \( ABC \). Решење: Продавницу треба уцртати у центар уписане кружнице троугла (пресек симетрала углова). Нацртај троугао ABC који представља парцелу. Странице троугла су путеви. Конструиши симетралу угла код темена A (означи је са \( s_{\alpha} \)), угла код темена B (\( s_{\beta} \)) и угла код темена C (\( s_{\gamma} \)). Означи тачку пресека ове три симетрале са S. Ово је центар уписане кружнице.

Детаљно решење

Разумевање геометријског проблема

У овом задатку посматрамо троугаону парцелу коју образују три пута. Путеви представљају странице троугла, а њихове раскрснице су темена троугла. Потребно је пронаћи тачке које су једнако удаљене од права (путева) које чине странице тог троугла.
Нацртај троугао ABC који представља парцелу. Странице троугла су путеви. Конструиши симетралу угла код темена A (означи је са \( s_{\alpha} \)), угла код темена B (\( s_{\beta} \)) и угла код темена C (\( s_{\gamma} \)). Означи тачку пресека ове три симетрале са S. Ово је центар уписане кружнице.

1) Тачке једнако удаљене од два пута

Према основним теоремама геометрије, скуп свих тачака у равни које су једнако удаљене од кракова неког угла је симетрала тог угла. - Свака тачка на симетрали угла код темена \( A \) је једнако удаљена од два пута који се секу у тој раскрсници. - Исто важи и за симетрале углова код темена \( B \) и \( C \). Дакле, положај продавнице се може уцртати било где на симетралама унутрашњих углова троугла да би била једнако удаљена од нека два пута.

2) Тачка једнако удаљена од сва три пута

Да би продавница била једнако удаљена од сва три пута истовремено, њен положај мора да припада симетралама свих углова тог троугла. - Како се све три симетрале унутрашњих углова троугла секу у једној тачки, та тачка је јединствени положај који задовољава услов. - Ова значајна тачка троугла назива се центар уписане кружнице. На скици треба уцртати продавницу у тачки пресека симетрала унутрашњих углова троугла (тачка \( S \) на цртежу).
У већ нацртаном троуглу ABC, истакни тачку S (пресек симетрала). Нацртај нормале из тачке S на сваку од страница троугла (путева). Ове нормале представљају најкраћа (и једнака) растојања од продавнице до сваког пута.

Кратак запис решења:

1) На симетралама унутрашњих углова троугла (свака тачка на симетрали је једнако удаљена од два пута/крака угла). 2) У тачки пресека симетрала сва три унутрашња угла троугла. Та тачка се назива центар уписане кружнице.

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: