Корице уџбеника

III.12. Уписана кружница троугла

Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

За сваки угао са теменом \( O \) и крацима \( a, b \): (1) из \( O \) повуци лук који сече краке у тачкама \( P \) и \( Q \) (\( OP = OQ \)); (2) из \( P \) и из \( Q \) једнаким полупречником повуци два лука која се секу у тачки \( S \) (\( PS = QS \)); (3) повуци полуправу \( Os \) — то је симетрала. Она полови угао јер су троуглови \( OPS \) и \( OQS \) подударни (ССС), одакле \( \angle POS = \angle QOS \). Поступак се примени на оштар угао (а), на конструисани прав угао од \( 90^\circ \) — симетрала даје две половине по \( 45^\circ \) (б) и на туп угао (в). Прав угао се претходно конструише подизањем нормале на праву у датој тачки.

Детаљно решење

Шта се тражи

Треба нацртати три угла — оштар (\( 0^\circ \lt \varphi \lt 90^\circ \)), прав (\( 90^\circ \)) и туп (\( 90^\circ \lt \varphi \lt 180^\circ \)) — а затим сваком од њих конструисати симетралу, и то искључиво шестаром и лењиром. Симетрала угла је полуправа из темена која угао дели на два једнака угла; свака њена тачка једнако је удаљена од оба крака угла. Управо се пресеком симетрала унутрашњих углова добија центар уписане кружнице троугла, па је овладавање овом конструкцијом основ ове теме.

Општи поступак конструкције симетрале угла

Нека је дат угао са теменом \( O \) и крацима \( a \) и \( b \). Симетралу конструишемо овако: 1) Шестар забодемо у теме \( O \) и произвољним полупречником \( r \) повучемо лук који сече крак \( a \) у тачки \( P \), а крак \( b \) у тачки \( Q \). Тако је \( OP = OQ = r \). 2) Шестар забодемо у тачку \( P \) и повучемо лук унутар угла; истим (или било којим једнаким) полупречником, већим од половине дужи \( PQ \), забодемо шестар у тачку \( Q \) и повучемо други лук. Ова два лука се секу у тачки \( S \) у унутрашњости угла. Тада важи \( PS = QS \). 3) Лењиром повучемо полуправу \( Os \) кроз тачке \( O \) и \( S \). Полуправа \( Os \) је тражена симетрала. Зашто је то симетрала: троуглови \( OPS \) и \( OQS \) су подударни по ставу ССС, јер је \( OP = OQ \) (исти полупречник \( r \)), \( PS = QS \) (исти полупречник у кораку 2) и заједничка страница \( OS \). Из подударности следи \( \angle POS = \angle QOS \), па полуправа \( Os \) дели угао на два једнака дела.

а) Оштар угао

Лењиром нацртамо оштар угао \( \angle aOb \) (нпр. око \( 60^\circ \)) са теменом \( O \). Применимо кораке 1–3: добијемо тачке \( P \) и \( Q \) на крацима, њиховим луковима тачку \( S \), и повучемо симетралу \( Os \). Она дели оштар угао на два једнака оштра угла.

б) Прав угао

Прав угао прво конструишемо (без угломера): на правој \( p \) изаберемо тачку \( O \); шестаром од \( O \) на обе стране нанесемо једнаке дужи и добијемо тачке \( M \) и \( N \) тако да је \( OM = ON \); затим из \( M \) и из \( N \) једнаким полупречником (већим од \( OM \)) повучемо два лука која се секу у тачки \( T \). Права \( OT \) је нормална на \( p \), па је \( \angle cO_1d \) (крак \( O_1c \) дуж праве \( p \), крак \( O_1d = O_1T \)) прав угао од \( 90^\circ \). Сада на тај прав угао применимо исти поступак симетрале (кораци 1–3): добијемо симетралу која га дели на два угла од по \( 45^\circ \).

в) Туп угао

Лењиром нацртамо туп угао \( \angle eO_2f \) (нпр. око \( 120^\circ \)) са теменом \( O_2 \). Поновимо кораке 1–3: луком из \( O_2 \) добијемо пресечне тачке на оба крака, њиховим луковима тачку \( S \), и повучемо симетралу \( O_2s \). Она дели туп угао на два једнака дела.

Провера

У сва три случаја конструкција користи само шестар и лењир и заснива се на подударности троуглова (ССС), чиме је оправдано да добијена полуправа заиста полови угао. Тиме је задатак решен за оштар, прав и туп угао.

Кратак запис решења:

Из темена лук сече краке у \( P \) и \( Q \); из \( P \) и \( Q \) једнаким луковима добијеш \( S \); полуправа \( Os \) је симетрала (\( \triangle OPS \cong \triangle OQS \) по ССС). Исто урадиш за оштар, прав (\( 90^\circ \to 2\times 45^\circ \)) и туп угао; прав угао прво конструишеш као нормалу на праву.

Најважније из лекције

Правоугли координатни систем: Чине га \( x \)-оса (хоризонтална, апсциса) и \( y \)-оса (вертикална, ордината) које се секу у координатном почетку \( O(0,0) \).
Координате: Тачка се означава уређеним паром \( (x, y) \). Растојање од оса је \( |y| \) (од \( x \)-осе) и \( |x| \) (од \( y \)-осе).
Средиште дужи: Рачуна се као аритметичка средина координата крајњих тачака: \( S\left( \frac{x_1 + x_2}{2}, \frac{y_1 + y_2}{2} \right) \).
Растојање између тачака: Ако су тачке на истој правој паралелној некој оси, растојање је једнако апсолутној вредности разлике преосталих координата (нпр. \( |x_2 - x_1| \)).
Скупови тачака: Праве (једначине) или полуравни/области (неједначине). Знаци \( \le \) и \( \ge \) означавају пуну линију (укључују границу), а \( < \) и \( > \) испрекидану линију.
Правоугли (Декартов) координатни систем чине две узајамно нормалне бројевне праве, при чему је тачки пресека додељен број нула и подударне су јединичне дужи обе праве.
  • Хоризонтална права се назива \( x \)-оса (апсцисна оса).
  • Вертикална права се назива \( y \)-оса (ординатна оса).
  • Пресек оса назива се координатни почетак и обележава се словом \( O \).
Осе деле раван на четири области које се називају квадранти (I, II, III и IV квадрант), који се броје у смеру супротном од кретања казаљке на сату.
Скица правоуглог координатног система. Хоризонтална x-оса и вертикална y-оса се секу под правим углом у координатном почетку O(0,0). Означена су четири квадранта (I горњи десни, II горњи леви, III доњи леви, IV доњи десни).
Позицију тачке у равни одређујемо помоћу уређеног пара бројева \( (a, b) \). Први број је увек на \( x \)-оси, а други на \( y \)-оси.
Број \( a \) се назива прва координата или апсциса. Број \( b \) се назива друга координата или ордината.
Растојање тачке од координатних оса рачуна се помоћу апсолутне вредности њених координата:
  • Растојање тачке \( T(x, y) \) од \( y \)-осе је \( |x| \).
  • Растојање тачке \( T(x, y) \) од \( x \)-осе је \( |y| \).
За тачку \( Q(-7, 4) \):
Растојање од \( y \)-осе је \( |-7| = 7 \).
Растојање од \( x \)-осе је \( |4| = 4 \).
Одредите растојање тачке \( M(5, -3) \) од \( x \)-осе и од \( y \)-осе.
Растојање од \( x \)-осе је \( |-3| = 3 \).
Растојање од \( y \)-осе је \( |5| = 5 \).
Средиште дужи је тачка која дели дуж на два једнака дела. Њене координате се добијају као аритметичка средина координата крајњих тачака те дужи.
Ако су дате крајње тачке дужи \( A(x_1, y_1) \) и \( B(x_2, y_2) \), координате средишта \( S \) су: \[ S\left( \frac{x_1 + x_2}{2}, \frac{y_1 + y_2}{2} \right) \]
Одредите координате средишта дужи \( AB \) ако су дате тачке \( A(-3, -4) \) и \( B(7, 2) \).
Апсциса тачке \( S \): \( \frac{-3 + 7}{2} = \frac{4}{2} = 2 \)
Ордината тачке \( S \): \( \frac{-4 + 2}{2} = \frac{-2}{2} = -1 \)
Одговор: Средиште дужи је тачка \( S(2, -1) \).
Ако две тачке имају исту апсцису или исту ординату, њихово међусобно растојање се рачуна као апсолутна вредност разлике оних координата које се разликују.
  • Ако тачке имају исте ординате (дуж паралелна \( x \)-оси): \( AB = |x_2 - x_1| \)
  • Ако тачке имају исте апсцисе (дуж паралелна \( y \)-оси): \( AB = |y_2 - y_1| \)
Растојање између тачака \( A(-3, 3) \) и \( B(1, 3) \) (ординате су исте):
\( AB = |1 - (-3)| = |1 + 3| = |4| = 4 \)
Израчунајте дужину дужи \( CD \) ако су координате тачака \( C(4, -2) \) и \( D(4, 5) \).
Апсцисе су једнаке (обе су 4), па рачунамо разлику ордината:
\( CD = |5 - (-2)| = |5 + 2| = |7| = 7 \)
Дужина дужи је 7.
Скупови тачака у координатном систему могу бити дефинисани једначинама или неједначинама.
  • Једначина облика \( x = a \) представља праву паралелну \( y \)-оси.
  • Једначина облика \( y = b \) представља праву паралелну \( x \)-оси.
  • Неједнакости (\( <, >, \le, \ge \)) представљају полуравни (области).
Ако неједнакост садржи знак једнакости (\( \le, \ge \)), гранична права се црта пуном линијом јер тачке на њој припадају скупу.
Ако је неједнакост строга (\( <, > \)), гранична права се црта испрекиданом линијом.
Скица координатног система која приказује област одређену условима x > 2 и y >= -1. Вертикална права x = 2 је нацртана испрекидано, а хоризонтална права y = -1 пуном линијом. Осенчена је област десно од праве x=2 и изнад праве y=-1, представљајући пресек ова два услова.

Задаци за вежбање

Лак: Напиши координате тачке \( P \) чија је ордината \( -5 \), а апсциса \( 2 \). У ком се квадранту налази ова тачка?
Уређени пар се увек записује као \( (x, y) \), односно (апсциса, ордината).
Координате тачке су \( P(2, -5) \).
Пошто је \( x > 0 \) и \( y < 0 \), тачка се налази у IV квадранту.
Средњи: Дате су тачке \( M(-4, 6) \) и \( N(-4, -2) \). Израчунај растојање између њих и одреди координате средишта дужи \( MN \).
Растојање: Пошто су апсцисе једнаке (\( -4 \)), рачунамо разлику ордината:
\( MN = |-2 - 6| = |-8| = 8 \)
Средиште: Користимо формулу за средиште дужи:
\( x_s = \frac{-4 + (-4)}{2} = \frac{-8}{2} = -4 \)
\( y_s = \frac{6 + (-2)}{2} = \frac{4}{2} = 2 \)
Средиште је тачка \( S(-4, 2) \).
Тежак: У координатном систему дата су три темена правоугаоника \( ABCD \): \( A(-4, -1), B(2, -1) \) и \( C(2, 3) \). Одреди координате темена \( D \) и израчунај обим тог правоугаоника.
Тачке \( A \) и \( B \) имају исту ординату (\( -1 \)), па је дуж \( AB \) хоризонтална. Тачке \( B \) и \( C \) имају исту апсцису (\( 2 \)), па је дуж \( BC \) вертикална.
Да би фигура била правоугаоник, теме \( D \) мора имати апсцису тачке \( A \) (да би \( AD \) било вертикално) и ординату тачке \( C \) (да би \( CD \) било хоризонтално).
Координате темена \( D \) су \( D(-4, 3) \).
Странице правоугаоника:
\( a = AB = |2 - (-4)| = |6| = 6 \)
\( b = BC = |3 - (-1)| = |4| = 4 \)
Обим правоугаоника:
\( O = 2 \cdot a + 2 \cdot b = 2 \cdot 6 + 2 \cdot 4 = 12 + 8 = 20 \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: