Корице уџбеника

43. Површина Паралелограма

Изабери решење задатка:

Задатак 11

Кратко решење

1) Посматрајмо троуглове \( \triangle D_1AA_1, \triangle A_1BB_1, \triangle B_1CC_1, \triangle C_1DD_1 \). С обзиром да су \( A_1, B_1, C_1, D_1 \) средишта страница паралелограма \( ABCD \), имамо: \( AA_1 = C_1C = \frac{a}{2} \) \( AD_1 = CB_1 = \frac{b}{2} \) \( \angle A = \angle C \) На основу става СУС следи: \( \triangle D_1AA_1 \cong \triangle B_1CC_1 \implies A_1D_1 = B_1C_1 \) Аналогно: \( \triangle A_1BB_1 \cong \triangle C_1DD_1 \implies A_1B_1 = C_1D_1 \) Како су наспрамне странице једнаке, четвороугао \( A_1B_1C_1D_1 \) је паралелограм. 2) Нека је \( P \) површина паралелограма \( ABCD \). Површина једног од троуглова у угловима, на пример \( \triangle D_1AA_1 \), износи: \( P_{\triangle} = \frac{1}{2} \cdot \frac{a}{2} \cdot \frac{h_a}{2} = \frac{a \cdot h_a}{8} = \frac{P}{8} \) Збир површина сва четири троугла је: \( P_{4\triangle} = 4 \cdot \frac{P}{8} = \frac{P}{2} \) Површина паралелограма \( A_1B_1C_1D_1 \) је: \( P_1 = P - \frac{P}{2} = \frac{P}{2} \) Однос површина је: \( P : P_1 = P : \frac{P}{2} = 2 : 1 \)

Детаљно решење

Корак 1: Анализа слике и идентификација фигура

Посматрајмо паралелограм \( ABCD \) са страницама \( a \) и \( b \). Тачке \( A_1, B_1, C_1, D_1 \) су средишта страница \( AB, BC, CD, DA \). Спајањем ових тачака добијамо четвороугао \( A_1B_1C_1D_1 \).
1. Нацртај коси паралелограм \( ABCD \). 2. Означи средиште странице \( AB \) као \( A_1 \), странице \( BC \) као \( B_1 \), странице \( CD \) као \( C_1 \) и странице \( DA \) као \( D_1 \). 3. Спој тачке \( A_1, B_1, C_1, D_1 \) да формираш унутрашњи четвороугао.

Корак 2: Доказивање да је \( A_1B_1C_1D_1 \) паралелограм

Размотримо троуглове који се налазе у угловима већег паралелограма: \( \triangle D_1AA_1 \), \( \triangle A_1BB_1 \), \( \triangle B_1CC_1 \) и \( \triangle C_1DD_1 \). Пошто су \( A_1, B_1, C_1, D_1 \) средишта страница, важи: \( AA_1 = A_1B = CC_1 = C_1D = \frac{a}{2} \) \( AD_1 = D_1D = BB_1 = B_1C = \frac{b}{2} \) Углови паралелограма \( ABCD \) су \( \angle DAB = \angle BCD = \alpha \) и \( \angle ABC = \angle CDA = \beta \). Према правилу СУС (страница-угао-страница): - \( \triangle D_1AA_1 \cong \triangle B_1CC_1 \) (јер имају по две једнаке странице и угао \( \alpha \)), па је \( A_1D_1 = B_1C_1 \). - \( \triangle A_1BB_1 \cong \triangle C_1DD_1 \) (јер имају по две једнаке странице и угао \( \beta \)), па је \( A_1B_1 = C_1D_1 \). Четвороугао коме су наспрамне странице једнаке јесте паралелограм.

Корак 3: Израчунавање површина мањих троуглова

Површина паралелограма \( ABCD \) је \( P = a \cdot h_a \). Посматрајмо троугао \( \triangle D_1AA_1 \). Његова основица је \( AA_1 = \frac{a}{2} \), а висина која јој одговара је једнака половини висине целог паралелограма \( h_1 = \frac{h_a}{2} \). Површина тог троугла је: \[ P_{\triangle} = \frac{\frac{a}{2} \cdot \frac{h_a}{2}}{2} = \frac{a \cdot h_a}{8} = \frac{P}{8} \] Како су троуглови у угловима по паровима подударни, сва четири имају исту површину \( \frac{P}{8} \).

Корак 4: Одређивање односа површина

Укупна површина четири троугла у угловима је: \[ P_{uglovi} = 4 \cdot \frac{P}{8} = \frac{4 \cdot P}{8} = \frac{P}{2} \] Површину унутрашњег паралелограма \( P_1 \) добијамо када од укупне површине одузмемо површине ових троуглова: \[ P_1 = P - P_{uglovi} = P - \frac{P}{2} = \frac{P}{2} \] Однос површина паралелограма \( ABCD \) и \( A_1B_1C_1D_1 \) је: \[ \frac{P}{P_1} = \frac{P}{\frac{P}{2}} = 2 \] Дакле, површина \( ABCD \) је два пута већа од површине \( A_1B_1C_1D_1 \).

Кратак запис решења:

1) \( \triangle D_1AA_1 \cong \triangle B_1CC_1 \) и \( \triangle A_1BB_1 \cong \triangle C_1DD_1 \) (став СУС), па је \( A_1D_1 = B_1C_1 \) и \( A_1B_1 = C_1D_1 \). Четвороугао је паралелограм. 2) \( P_{\triangle} = \frac{\frac{a}{2} \cdot \frac{h_a}{2}}{2} = \frac{P}{8} \). \( P_{A_1B_1C_1D_1} = P - 4 \cdot \frac{P}{8} = P - \frac{P}{2} = \frac{P}{2} \). Однос је \( P : P_{A_1B_1C_1D_1} = 2 : 1 \).

Најважније из лекције

  • Основна формула: Површина паралелограма се рачуна као производ странице и одговарајуће висине: \( P = a \cdot h_a = b \cdot h_b \).
  • Веза елемената: Производ једне странице и њене висине једнак је производу друге странице и њене висине.
  • Ромб са \( 30^\circ \): Висина таквог ромба је увек једнака половини дужине његове странице (\( h = a : 2 \)).
  • У координатном систему: Дужине се рачунају преко разлика координата, а након тога се примењује стандардна формула за површину.
Површина паралелограма једнака је производу његове странице и њој одговарајуће висине (висине која је нормална на ту страницу).
\[ P = a \cdot h_a = b \cdot h_b \] где су \( a \) и \( b \) странице паралелограма, а \( h_a \) и \( h_b \) висине које њима одговарају.
Паралелограм са означеним страницама a и b. Из једног темена спуштене су нормале на те странице, које представљају висине h_a и h_b.
До ове формуле долазимо закључком да се одсецањем правоуглог троугла са једне стране паралелограма и његовим премештањем на другу страну добија правоугаоник потпуно исте површине, чије су странице једнаке страници и висини паралелограма.
Израчунај површину паралелограма ако је позната страница \( a = 6 \text{ cm} \) и њој одговарајућа висина \( h_a = 4 \text{ cm} \).
Примењујемо формулу за површину: \[ P = a \cdot h_a = 6 \text{ cm} \cdot 4 \text{ cm} = 24 \text{ cm}^2 \]
Ако су нам познате две странице паралелограма и једна висина, можемо лако израчунати другу висину користећи чињеницу да површина мора бити иста без обзира на то преко које странице је рачунамо (\( a \cdot h_a = b \cdot h_b \)).
\[ h_a = \frac{b \cdot h_b}{a} \quad \text{и} \quad h_b = \frac{a \cdot h_a}{b} \]
Странице паралелограма су \( a = 5 \text{ cm} \) и \( b = 10 \text{ cm} \). Ако је висина \( h_a = 6 \text{ cm} \), одреди висину \( h_b \).
Прво можемо израчунати површину преко странице \( a \): \[ P = a \cdot h_a = 5 \text{ cm} \cdot 6 \text{ cm} = 30 \text{ cm}^2 \] Сада ту површину користимо да нађемо \( h_b \): \[ h_b = \frac{P}{b} = \frac{30}{10} = 3 \text{ cm} \]
Ромб је врста паралелограма чије су све странице једнаке (\( a = b \)), па има само једну висину (\( h \)). Површина се рачуна као \( P = a \cdot h \).
Ако ромб има оштар угао од \( 30^\circ \), висина која пада на страницу образује правоугли троугао чија је хипотенуза страница \( a \). Пошто је катета наспрам угла од \( 30^\circ \) једнака половини хипотенузе, висина таквог ромба је дупло мања од његове странице (\( h = \frac{a}{2} \)).
Израчунај површину ромба чија је страница \( a = 8 \text{ cm} \), а један угао износи \( 30^\circ \).
Пошто је оштар угао \( 30^\circ \), висина ромба је половина странице: \[ h = \frac{a}{2} = \frac{8}{2} = 4 \text{ cm} \] Сада рачунамо површину: \[ P = a \cdot h = 8 \text{ cm} \cdot 4 \text{ cm} = 32 \text{ cm}^2 \]
Када је паралелограм нацртан у правоуглом координатном систему тако да му је једна страница паралелна једној од оса (нпр. \( x \)-оси), дужину странице и висину можемо одредити бројањем јединичних дужи или одузимањем координата.
Дужину странице паралелне са \( x \)-осом добијамо разликом \( x \) координата њених крајњих тачака.
Висину добијамо као апсолутну разлику \( y \) координата странице на којој лежи основица и њој наспрамне странице.
У координатном систему дат је паралелограм са теменима \( A(1, 1) \), \( B(5, 1) \), \( C(7, 4) \) и \( D(3, 4) \). Израчунај његову површину.
Страница \( AB \) је паралелна са \( x \)-осом. Њена дужина је разлика \( x \) координата тачака \( B \) и \( A \): \[ a = 5 - 1 = 4 \text{ јединичне дужи} \] Висина је удаљеност између правих на којима леже \( AB \) и \( CD \) (разлика њихових \( y \) координата): \[ h = 4 - 1 = 3 \text{ јединичне дужи} \] Површина је: \[ P = a \cdot h = 4 \cdot 3 = 12 \text{ јединичних квадрата} \]

Задаци за вежбање

Лак: Страница паралелограма је \( 12 \text{ cm} \), а висина која њој одговара је \( 7 \text{ cm} \). Колика је површина тог паралелограма?
Примењујемо директно формулу: \[ P = a \cdot h_a \] \[ P = 12 \text{ cm} \cdot 7 \text{ cm} = 84 \text{ cm}^2 \]
Средњи: Површина паралелограма је \( 54 \text{ cm}^2 \). Ако је страница \( a = 9 \text{ cm} \) и висина \( h_b = 3 \text{ cm} \), одреди страницу \( b \) и висину \( h_a \).
Из формуле \( P = a \cdot h_a \) рачунамо \( h_a \): \[ h_a = \frac{P}{a} = \frac{54}{9} = 6 \text{ cm} \] Из формуле \( P = b \cdot h_b \) рачунамо \( b \): \[ b = \frac{P}{h_b} = \frac{54}{3} = 18 \text{ cm} \]
Тежак: Обим ромба је \( 40 \text{ cm} \), а један његов оштар угао износи \( 30^\circ \). Израчунај површину тог ромба.
Обим ромба је \( O = 4 \cdot a \). Одатле налазимо страницу: \[ a = \frac{O}{4} = \frac{40}{4} = 10 \text{ cm} \] Пошто је оштар угао \( 30^\circ \), висина ромба је половина странице: \[ h = \frac{a}{2} = \frac{10}{2} = 5 \text{ cm} \] Површина ромба је: \[ P = a \cdot h = 10 \text{ cm} \cdot 5 \text{ cm} = 50 \text{ cm}^2 \]

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: