Корице уџбеника

37. Конструкција Паралелограма

Изабери решење задатка:

Задатак 11

Кратко решење

1) Уписани квадрат

Дато: \( k(O, R=4 \text{ cm}) \) Тражи се: квадрат \( ABCD \) тако да \( A, B, C, D \in k \) Конструкција: 1. Цртамо кружницу \( k(O, 4 \text{ cm}) \). 2. Цртамо произвољан пречник \( AC \). 3. Конструишемо симетралу \( s \) дужи \( AC \). 4. Тачке пресека \( s \cap k = \{B, D\} \). 5. Спајамо темена \( A, B, C, D \). Обележи тачку \(O\). Отвором шестара од \(4 \text{ cm}\) нацртај кружницу \(k\). Повуци произвољну праву кроз тачку \(O\) која сече кружницу у тачкама \(A\) и \(C\). Дуж \(AC\) је прва дијагонала квадрата.

2) Описани квадрат

Дато: \( k(O, R=4 \text{ cm}) \) Тражи се: квадрат \( EFGH \) чије странице додирују \( k \). Конструкција: 1. Цртамо кружницу \( k(O, 4 \text{ cm}) \). 2. Цртамо два међусобно нормална пречника који секу кружницу у тачкама \( M, N, P, Q \). 3. У свакој од тачака \( M, N, P, Q \) конструишемо нормале на пречнике. 4. Пресечне тачке тих нормала су темена квадрата \( E, F, G, H \). Конструиши симетралу дужи \(AC\). Та права пролази кроз центар \(O\) и нормална је на \(AC\). Тачке у којима ова симетрала сече кружницу \(k\) обележи са \(B\) и \(D\). Дуж \(BD\) је друга дијагонала квадрата.

Детаљно решење

Анализа задатка

За решавање овог задатка користимо основна својства квадрата и кружнице: 1. Уписани квадрат: Темена квадрата леже на кружници. Дијагонале уписаног квадрата су пречници кружнице који се секу под правим углом. Према томе, полупречник кружнице \( R = 4 \text{ cm} \) представља половину дијагонале квадрата. 2. Описани квадрат: Странице квадрата додирују кружницу (тангенте су на кружницу). Пречник кружнице једнак је дужини странице квадрата (\( a = 2R = 8 \text{ cm} \)). Растојање од центра до страница је \( 4 \text{ cm} \).

1) Конструкција уписаног квадрата

Корак 1: Цртање кружнице и првог пречника

Прво конструишемо основу за квадрат користећи својство дијагонала.
Обележи тачку \(O\). Отвором шестара од \(4 \text{ cm}\) нацртај кружницу \(k\). Повуци произвољну праву кроз тачку \(O\) која сече кружницу у тачкама \(A\) и \(C\). Дуж \(AC\) је прва дијагонала квадрата.

Корак 2: Конструкција нормалне дијагонале

Пошто се дијагонале квадрата секу под правим углом и полове се, конструисаћемо симетралу дужи \(AC\).
Конструиши симетралу дужи \(AC\). Та права пролази кроз центар \(O\) и нормална је на \(AC\). Тачке у којима ова симетрала сече кружницу \(k\) обележи са \(B\) и \(D\). Дуж \(BD\) је друга дијагонала квадрата.

Корак 3: Спајање темена

Спајањем добијених тачака на кружници добијамо тражени четвороугао.
Повежи тачке \(A, B, C\) и \(D\) дужима. Добијена фигура \(ABCD\) је квадрат уписан у кружницу \(k\).

2) Конструкција описаног квадрата

Корак 1: Цртање кружнице и два нормална пречника

За описани квадрат користимо тачке додира које се налазе на крајевима нормалних пречника.
Нацртај кружницу \(k\) са центром \(O\) и полупречником \(4 \text{ cm}\). Постави центар \(O\) у координатни почетак \((0,0)\). Нацртај хоризонтални пречник \(P_1P_2\) кружнице. Тачка \(P_1\) нека буде на кружници на позитивној X-оси, а тачка \(P_2\) на кружници на негативној X-оси. Затим, нацртај вертикални пречник \(P_3P_4\) кружнице. Тачка \(P_3\) нека буде на кружници на позитивној Y-оси, а тачка \(P_4\) на кружници на негативној Y-оси. Осигурај да се пречници \(P_1P_2\) и \(P_3P_4\) секу под правим углом у тачки \(O\).

Корак 2: Конструкција страница (тангенти)

Странице описаног квадрата су нормалне на полупречнике у тачкама \(P_1, P_2, P_3, P_4\).
Нацртај кружницу \(k\) са центром у тачки \(O\) и полупречником од \(4 \text{ cm}\). Нацртај два међусобно нормална пречника кружнице, пролазећи кроз центар \(O\). Означи тачке у којима ови пречници секу кружницу са \(P_1, P_2, P_3\) и \(P_4\). Постави тачку \(P_1\) на позитивној x-оси, \(P_2\) на негативној x-оси, \(P_3\) на позитивној y-оси и \(P_4\) на негативној y-оси. У свакој од тачака \(P_1, P_2, P_3\) и \(P_4\) конструиши праву која је нормална на одговарајући полупречник који до те тачке долази (нпр. у \(P_1\) права нормална на \(OP_1\)). Ове четири праве су тангенте кружнице. Њихове пресечне тачке формирају темена описаног квадрата \(EFGH\).

Закључак

Страница описаног квадрата је \( a = 8 \text{ cm} \), док су темена уписаног квадрата удаљена од центра за \( R = 4 \text{ cm} \).

Кратак запис решења:

1) Уписани квадрат: Нацртати \( k(O, 4 \text{ cm}) \). Нацртати пречник \( AC \). Конструисати симетралу дужи \( AC \) која сече \( k \) у \( B \) и \( D \). Спојити \( A-B-C-D-A \). 2) Описани квадрат: Нацртати \( k(O, 4 \text{ cm}) \). Нацртати два нормална пречника \( d_1, d_2 \). У тачкама пресека пречника са кружницом конструисати тангенте (нормале на полупречнике). Пресеци тангенти су темена квадрата. Страница квадрата \( a = 2 \cdot 4 \text{ cm} = 8 \text{ cm} \).

Најважније из лекције

Конструкција паралелограма се најчешће своди на издвајање и конструкцију основног троугла (користећи ставове СУС, ССС, или ССУ за правоугли троугао код висина), након чега се одређује четврто теме.

Пример одређивања четвртог темена: Ако имамо конструисан троугао \( ABD \), теме \( C \) добијамо у пресеку лукова кружница из темена \( B \) (полупречника \( AD \)) и темена \( D \) (полупречника \( AB \)).

Специфични паралелограми: Конструкције ромба и квадрата се знатно поједностављују коришћењем чињенице да се њихове дијагонале секу под правим углом и међусобно се полове.
Када су дате три неколинеарне тачке, постоје три тачке од којих свака са датим тачкама може образовати паралелограм. Међутим, четврто теме је јединствено одређено када се зна тачно наспрам које тачке треба да се налази (нпр. ако конструишемо паралелограм \( ABCD \), знамо да је теме \( C \) наспрам темена \( A \)).
Четврто теме \( C \) (када су позната темена \( A, B, D \)) може се конструисати на више начина:
Пресек правих: Конструисањем праве кроз \( D \) паралелне са \( AB \) и праве кроз \( B \) паралелне са \( AD \). Теме \( C \) је њихов пресек.
Пренос дужи: Конструисањем праве кроз \( D \) паралелне са \( AB \), а затим преношењем дужине \( AB \) на ту праву (тако да је \( DC = AB \)).
Пресек кружница: Пресеком кружница \( k(B, AD) \) и \( k(D, AB) \), чиме се обезбеђује да су наспрамне странице једнаке.
Централна симетрија: Коришћењем особине да се дијагонале паралелограма полове. Теме \( C \) је централносиметрично темену \( A \) у односу на средиште дијагонале \( BD \).
Ако су познате суседне странице паралелограма и угао између њих (нпр. \( 3 \text{ cm} \), \( 4 \text{ cm} \) и угао од \( 30^\circ \)), који троугао прво конструишемо?
Одговор: Прво конструишемо троугао који чине те две странице и дијагонала помоћу правила СУС (страница-угао-страница). Након тога одређујемо четврто теме паралелограма неком од наведених метода.
Висина паралелограма је дуж чија је једна крајња тачка теме паралелограма, а друга подножје нормале на праву која је одређена једном од страница која не садржи то теме.
Две суседне странице паралелограма се најчешће означавају са \( a \) и \( b \). Висину нормалну на страницу \( a \) обележавамо са \( h_a \), а висину нормалну на страницу \( b \) са \( h_b \).
Скица паралелограма ABCD на којој су из темена D спуштене нормале на страницу AB (висина h_a) и на страницу BC (висина h_b).
Свака висина једнака је растојању између паралелних правих на којима се налазе одговарајуће наспрамне странице паралелограма.
Ако конструишемо паралелограм где су познате странице \( a \), \( b \) и висина \( h_a \), шта је први корак?
Одговор: Први корак је конструкција правоуглог троугла чија је катета висина \( h_a \), а хипотенуза страница \( b \) (користећи став ССУ за правоугли троугао). Овим добијамо два темена паралелограма и правац основице \( a \).
Приликом конструкције ових специфичних паралелограма, често се ослањамо на особине њихових дијагонала.
Дијагонале ромба и квадрата су међусобно нормалне и полове се.
Конструкција ромба на основу дијагонала: Ако су дате дијагонале \( d_1 \) и \( d_2 \), конструишемо једну дијагоналу, затим њену симетралу (нормалу кроз средиште). На симетрали, са обе стране средишта, одмеримо половину дужине друге дијагонале. Добијене 4 тачке су темена ромба.
Квадрат је уписан у кружницу ако су сва његова темена на кружници. Квадрат је описан око кружнице ако све његове странице додирују кружницу.

Задаци за вежбање

Лак: Да би се конструисао паралелограм \( ABCD \), прво је конструисан троугао \( ABC \). Познате су странице \( a = 6 \text{ cm} \), \( b = 4 \text{ cm} \) и дијагонала \( d = 8 \text{ cm} \). На основу ког правила (става о подударности) је могуће конструисати овај почетни троугао?
Одговор: На основу правила ССС (страница-страница-страница), јер су познате све три странице тог троугла (\( a \), \( b \) и дијагонала \( d \)).
Средњи: Опишите како ћете конструисати квадрат ако је дата само дужина његове дијагонале \( d = 5 \text{ cm} \).
Одговор:
  1. Нацртамо дуж \( AC = 5 \text{ cm} \).
  2. Конструишемо симетралу дужи \( AC \), чиме добијамо средиште \( S \) и праву нормалну на \( AC \).
  3. Из тачке \( S \), на симетрали одмеримо \( 2,5 \text{ cm} \) (половину дијагонале) са једне и са друге стране. Те тачке су темена \( B \) и \( D \).
  4. Спојимо тачке \( A, B, C, D \).
Тежак: Конструише се паралелограм \( ABCD \) чија је страница \( a = 7 \text{ cm} \), страница \( b = 5 \text{ cm} \), а висина која одговара страници \( a \) износи \( h_a = 4 \text{ cm} \). Који правоугли троугао се први конструише и које су дужине његових познатих страница?
Одговор: Прво се конструише правоугли троугао \( AD'D \) (где је \( D' \) подножје нормале из темена \( D \) на страницу \( a \)). Познате странице овог правоуглог троугла су катета (висина \( h_a = 4 \text{ cm} \)) и хипотенуза (страница \( b = 5 \text{ cm} \)).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: