Корице уџбеника

IV.3. Примена Подударности Троуглова

Изабери решење задатка:

Задатак 2

Кратко решење

На основу дефиниције централне симетрије са центром \( S \) (слика 3.14): 1. Тачка \( E \) се пресликава у \( T \), па је \( S \) средиште дужи \( ET \), тј. \( TS = ES \). 2. Тачка \( F \) се пресликава у \( M \), па је \( S \) средиште дужи \( FM \), тј. \( MS = FS \). Посматрамо \( \Delta TSM \) и \( \Delta ESF \): - \( TS = ES \) (из дефиниције централне симетрије) - \( \angle TSM = \angle ESF \) (унакрсни углови) - \( MS = FS \) (из дефиниције централне симетрије) На основу става СУС (страница–угао–страница) следи: \[ \Delta TSM \cong \Delta ESF \] чиме је тврђење доказано.

Детаљно решење

Корак 1: Анализа својстава централне симетрије

Централна симетрија је пресликавање које чува растојања (изометрија). Ако је тачка \( S \) центар симетрије, а троугао \( \Delta TSM \) централно-симетрична слика троугла \( \Delta ESF \), тада важе следећа правила: 1. Теме \( E \) се пресликава у теме \( T \), што значи да је \( S \) средиште дужи \( ET \), па је \( ES = TS \). 2. Теме \( F \) се пресликава у теме \( M \), што значи да је \( S \) средиште дужи \( FM \), па је \( FS = MS \). 3. Тачка \( S \) се пресликава у саму себе (\( S = S \)).
Нацртај две праве које се секу у тачки S. На једној правој са различитих страна тачке S означи тачке E и T тако да је ES = TS. На другој правој означи тачке F и M тако да је FS = MS. Спој тачке да добијеш троуглове ESF и TSM.

Корак 2: Уочавање једнаких елемената троуглова

Посматрајмо троуглове \( \Delta TSM \) и \( \Delta ESF \). На основу претходног корака и геометријских својстава слике 3.14, имамо: 1. Страница \( TS \) једнака је страници \( ES \) (\( TS = ES \)). 2. Страница \( MS \) једнака је страници \( FS \) (\( MS = FS \)). 3. Углови \( \angle TSM \) и \( \angle ESF \) су **унакрсни углови**. Знамо да су унакрсни углови увек међусобно једнаки, дакле \( \angle TSM = \angle ESF \).

Корак 3: Примена става о подударности троуглова

Сада имамо три елемента првог троугла који су једнаки одговарајућим елементима другог троугла: две странице и угао захваћен тим страницама. Користићемо став **СУС** (страница–угао–страница): \[ \left. \begin{matrix} TS = ES \\ \angle TSM = \angle ESF \\ MS = FS \end{matrix} \right\} \Rightarrow \Delta TSM \cong \Delta ESF \]

Корак 4: Закључак

Пошто смо доказали подударност користећи став СУС, можемо закључити да су троуглови \( \Delta TSM \) и \( \Delta ESF \) подударни. Ово потврђује опште правило да је централно-симетрична слика било које фигуре подударна оригиналној фигури.

Кратак запис решења:

\( \Delta TSM \) и \( \Delta ESF \): 1. \( TS = ES \) (централна симетрија) 2. \( \angle TSM = \angle ESF \) (унакрсни) 3. \( MS = FS \) (централна симетрија) Из става СУС \( \Rightarrow \Delta TSM \cong \Delta ESF \).

Најважније из лекције

  • Подударност као алат: када докажемо да су два троугла подударна (\( \cong \)), знамо да су им једнаке све одговарајуће странице и углови. Користимо ставове СУС, УСУ, ССС и ССУ.
  • Симетрије: централносиметрична и осносиметрична слика дужи је дуж једнаке дужине, а слика троугла је подударан троугао.
  • Симетрала дужи: свака њена тачка једнако је удаљена од крајева дужи (\( AX = BX \)).
  • Симетрала угла: свака њена тачка једнако је удаљена од оба крака угла.
  • Недоступно растојање: конструишемо помоћни троугао подударан траженом, па измеримо доступну страницу — она је једнака траженом растојању.
Два троугла су подударна ако се могу поклопити, тј. ако имају једнаке све одговарајуће странице и све одговарајуће углове. Пишемо \( \triangle ABC \cong \triangle A_1B_1C_1 \).
Подударност троуглова је алат за доказивање: када докажемо да су два троугла подударна, тада знамо да су и све њихове одговарајуће странице и углови међусобно једнаки. Тако можемо доказати једнакост дужи и углова, па чак и одредити растојања која не можемо непосредно измерити.
Ставови (правила) подударности која користимо: СУС (страница–угао–страница), УСУ (угао–страница–угао), ССС (три странице) и ССУ (две странице и угао према већој страници).
Централносиметрична и осносиметрична слика једне дужи је дуж једнаке дужине, а слика троугла је троугао подударан датом троуглу.
Ово доказујемо тако што уочимо два троугла (оригинал и слику) и покажемо да су подударни — одатле следи једнакост одговарајућих страница и углова.
Нека је \( A_1B_1 \) централносиметрична слика дужи \( AB \) у односу на центар \( S \). Тада је \( SA = SA_1 \), \( SB = SB_1 \) и \( \angle ASB = \angle A_1SB_1 \) (унакрсни углови). По ставу СУС је \[ \triangle SAB \cong \triangle SA_1B_1 \Rightarrow AB = A_1B_1 . \]
Централна симетрија дужи AB у односу на центар S: тачке A и B пресликавају се кроз тачку S у тачке A1 и B1, тако да настаје дуж A1B1 једнаке дужине. Приказани троуглови SAB и SA1B1 су подударни.
Симетрала дужи је права која је нормална на дуж и пролази кроз њено средиште (полови дуж на два једнака дела).
Свака тачка симетрале дужи једнако је удаљена од крајева те дужи.
Нека је \( S \) средиште дужи \( AB \), а права \( X S \) њена симетрала (\( \angle XSA = \angle XSB = 90^\circ \)). За троуглове \( ASX \) и \( BSX \) важи: \( AS = BS \), заједничка страница \( XS = XS \) и \( \angle XSA = \angle XSB \). По ставу СУС: \[ \triangle ASX \cong \triangle BSX \Rightarrow AX = BX . \] Дакле, тачка \( X \) са симетрале једнако је удаљена од \( A \) и \( B \).
Дуж AB са средиштем S. Кроз S је повучена симетрала (нормала на AB). На симетрали је тачка X. Приказани су троуглови ASX и BSX са означеним правим угловима код тачке S; дужи AX и BX су једнаке.
Симетрала угла је полуправа која полази из темена угла и дели тај угао на два једнака дела.
Свака тачка симетрале угла једнако је удаљена од оба крака тог угла.
Нека је полуправа \( pOq \) симетрала угла код темена \( O \), а тачка \( X \) на њој. Из \( X \) спустимо нормале на оба крака, у подножјима \( A \) и \( B \). За троуглове \( OAX \) и \( OBX \) важи: \( \angle AOX = \angle BOX \) (симетрала), \( \angle XAO = \angle XBO = 90^\circ \) (нормале) и заједничка страница \( OX \). По ставу УСУ: \[ \triangle OAX \cong \triangle OBX \Rightarrow AX = BX . \] Дакле, растојања тачке \( X \) до кракова угла су једнака.
Угао са теменом O и крацима p и q. Полуправа Ox дели угао на два једнака дела (симетрала угла). Из тачке X на симетрали спуштене су нормале на оба крака у подножјима A и B; дужи XA и XB су једнаке.
Када растојање између две тачке не можемо директно измерити (нпр. преко реке или до недоступног места), конструишемо помоћни троугао подударан траженом, па на терену измеримо страницу коју можемо досегнути.
Поступак: направимо помоћни троугао чије су одговарајуће странице и углови једнаки страницама и угловима недоступног троугла. По неком ставу подударности (СУС, УСУ, ССС) закључујемо да су троуглови подударни, па је тражена дуж једнака дужи коју смо измерили у помоћном троуглу.
Планинари из кампа \( K \) крећу у супротним смеровима: \( A \) иде \( 6 \text{ km} \) у једном смеру, \( B \) иде \( 6 \text{ km} \) у супротном смеру под истим углом. Пошто су \( KA = KB \), одговарајући углови једнаки и заједничка тачка \( K \), троуглови су подударни, па је удаљеност од сваког планинара до камп-тачке једнака (\( KA = KB \)).

Задаци за вежбање

Лак задатак: Тачка \( M \) припада симетрали дужи \( AB \). Растојање од тачке \( M \) до краја \( A \) износи \( 5 \text{ cm} \). Колико је тачка \( M \) удаљена од краја \( B \)?
Свака тачка симетрале дужи једнако је удаљена од оба краја те дужи.
Зато је \( MB = MA = 5 \text{ cm} \).
Одговор: Тачка \( M \) удаљена је \( 5 \text{ cm} \) од краја \( B \).
Средњи задатак: Дуж \( A_1B_1 \) је централносиметрична слика дужи \( AB \) у односу на центар \( S \). Ако је \( AB = 7 \text{ cm} \), колика је дужина дужи \( A_1B_1 \)? Образложи применом подударности троуглова.
Централном симетријом је \( SA = SA_1 \) и \( SB = SB_1 \), а углови \( \angle ASB \) и \( \angle A_1SB_1 \) су унакрсни, па су једнаки.
По ставу СУС следи \( \triangle SAB \cong \triangle SA_1B_1 \), одакле је \( A_1B_1 = AB \).
Зато је \( A_1B_1 = 7 \text{ cm} \).
Одговор: \( A_1B_1 = 7 \text{ cm} \).
Тежак задатак: Тачка \( X \) припада симетрали угла код темена \( O \). Из тачке \( X \) спуштене су нормале на крак угла, у подножју \( A \), и на други крак, у подножју \( B \). Докажи да су растојања \( XA \) и \( XB \) једнака.
Посматрамо троуглове \( OAX \) и \( OBX \).
1) \( \angle AOX = \angle BOX \) — јер \( OX \) дели угао на два једнака дела (симетрала угла).
2) \( \angle XAO = \angle XBO = 90^\circ \) — јер су \( XA \) и \( XB \) нормале на краке.
3) \( OX = OX \) — заједничка страница оба троугла.
Троуглови се поклапају у једној страници и два налегла угла, па по ставу УСУ: \[ \triangle OAX \cong \triangle OBX \Rightarrow XA = XB . \] Одговор: Растојања \( XA \) и \( XB \) су једнака, што значи да је свака тачка симетрале угла једнако удаљена од његових кракова.

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: