Корице уџбеника

IV.4. Описана Кружница Троугла

Изабери решење задатка:

Задатак 4

Кратко решење

Тачка \( O \) је средиште хипотенузе \( AB \) \( OA = OB = OC = R \) \( \triangle COA: OA = OC \Rightarrow \angle OAC = \angle OCA \) \( \angle OAC + \angle OCA + \angle COA = 180^\circ \) \( 2 \cdot \angle OAC + 140^\circ = 180^\circ \) \( 2 \cdot \angle OAC = 180^\circ - 140^\circ = 40^\circ \) \( \alpha = \angle OAC = 40^\circ : 2 = 20^\circ \) \( \alpha + \beta = 90^\circ \) \( 20^\circ + \beta = 90^\circ \) \( \beta = 90^\circ - 20^\circ = 70^\circ \)

Детаљно решење

Анализа својстава правоуглог троугла

Код правоуглог троугла, центар описане кружнице \( O \) увек се налази на средини хипотенузе. У нашем случају, како је угао код темена \( C \) прав (\( \angle BCA = 90^\circ \)), хипотенуза је страница \( AB \). Дакле, тачка \( O \) је средиште дужи \( AB \).

Уочавање карактеристичних троуглова

Тачка \( O \) је центар описане кружнице, што значи да је подједнако удаљена од свих темена троугла. Дужи \( OA \), \( OB \) и \( OC \) су полупречници (\( R \)) те кружнице, па важи: \[ OA = OB = OC = R \] Ово нам говори да су троуглови \( \triangle COA \) и \( \triangle COB \) једнакокраки.

Израчунавање углова у троуглу \( \triangle COA \)

Посматрамо троугао \( \triangle COA \). Он је једнакокрак јер је \( OA = OC \). Углови на основици \( AC \) су једнаки, односно \( \angle OAC = \angle OCA \). Дат је угао \( \angle COA = 140^\circ \). Како је збир углова у троуглу \( 180^\circ \), имамо: \[ \angle OAC + \angle OCA + 140^\circ = 180^\circ \] \[ 2 \cdot \angle OAC = 180^\circ - 140^\circ \] \[ 2 \cdot \angle OAC = 40^\circ \] \[ \angle OAC = 20^\circ \] Дакле, један оштар угао троугла \( ABC \) је \( \alpha = 20^\circ \).

Израчунавање другог оштрог угла

У сваком правоуглом троуглу збир оштрих углова је \( 90^\circ \). Ако је \( \alpha = 20^\circ \), онда је други оштар угао \( \beta \): \[ \alpha + \beta = 90^\circ \] \[ 20^\circ + \beta = 90^\circ \] \[ \beta = 90^\circ - 20^\circ \] \[ \beta = 70^\circ \] Кључни концепти које смо користили су својство центра описане кружнице правоуглог троугла и особине једнакокраког троугла.

Кратак запис решења:

\( OA = OC = R \Rightarrow \triangle COA \) је једнакокрак \( 2\alpha + 140^\circ = 180^\circ \Rightarrow 2\alpha = 40^\circ \Rightarrow \alpha = 20^\circ \) \( \beta = 90^\circ - 20^\circ = 70^\circ \)

Најважније из лекције

Описана кружница троугла пролази кроз сва три темена троугла. Њен центар \( O \) је пресек симетрала страница троугла и једнако је удаљен од сва три темена (\( OA = OB = OC = R \)). Код оштроуглог троугла центар је унутар троугла, код тупоуглог ван њега, а код правоуглог у средишту хипотенузе (па је хипотенуза пречник описане кружнице). Центар се конструише пресеком симетрала две странице.
Описана кружница троугла јесте кружница која пролази кроз сва три темена троугла (свако теме припада тој кружници).
Ако је кружница описана око троугла, онда се каже да је тај троугао уписан у ту кружницу.
Центар описане кружнице обично се означава са \( O \), а њен полупречник (растојање од центра до сваког темена) са \( R \).
Симетрала дужи је права која садржи средиште дужи и нормална је на ту дуж. Свака тачка симетрале дужи једнако је удаљена од крајева те дужи.
Све три симетрале страница троугла секу се у једној тачки. Та тачка је центар описане кружнице троугла.
На слици је приказан троугао \( ABC \). Нека је \( s_{AB} \) симетрала странице \( AB \), а \( s_{BC} \) симетрала странице \( BC \), и нека је \( O \) њихов пресек. Тада важи:
  • тачка \( O \) припада симетрали \( s_{AB} \), па је \( OA = OB \);
  • тачка \( O \) припада симетрали \( s_{BC} \), па је \( OB = OC \).
Одатле следи да је тачка \( O \) једнако удаљена од сва три темена: \[ OA = OB = OC = R \]
Пошто је \( OA = OC \), тачка \( O \) припада и симетрали странице \( AC \). Зато се све три симетрале секу баш у тачки \( O \).
Троугао ABC. Приказане су симетрала s_AB странице AB и симетрала s_BC странице BC; оне се секу у тачки O унутар троугла. Из тачке O повучене су испрекидане дужи до сва три темена: OA, OB и OC, једнаких дужина.
Место центра \( O \) описане кружнице зависи од тога какви су углови троугла:
Врста троуглаГде је центар \( O \)
Оштроугли (сви углови мањи од \( 90^\circ \))у унутрашњој области троугла
Тупоугли (један угао већи од \( 90^\circ \))у спољашњој области троугла (ван њега)
Правоугли (један угао \( 90^\circ \))у средишту хипотенузе
Пример 4.1 (оштроугли троугао). Код оштроуглог троугла центар \( O \) описане кружнице је унутар троугла. Дужи \( OA,\ OB,\ OC \) су полупречници описане кружнице. Оштроугли троугао ABC уписан у кружницу. Центар O је унутар троугла. Из центра O повучене су три дужи OA, OB и OC (полупречници) до темена. Темена A и B доле, теме C горе.
Пример 4.2 (тупоугли троугао). Код тупоуглог троугла центар \( O \) описане кружнице припада спољашњој области троугла — налази се ван троугла. Дужи \( OA,\ OB,\ OC \) су и даље полупречници описане кружнице. Тупоугли троугао ABC уписан у кружницу; угао код темена C је туп (већи од 90 степени). Центар O описане кружнице налази се ВАН троугла, испод странице AB. Из центра O повучене су три дужи OA, OB и OC до темена троугла.
Пример 4.3 (правоугли троугао). Код правоуглог троугла центар \( O \) описане кружнице јесте средиште хипотенузе. Зато је хипотенуза уједно и пречник описане кружнице. Правоугли троугао ABC са правим углом код темена C. Хипотенуза AB је пречник кружнице, а центар O је средиште дужи AB (на самој хипотенузи). Из центра O повучен је полупречник OC до темена правог угла.
За конструкцију центра описане кружнице довољно је конструисати симетрале две странице троугла (трећа симетрала пролази кроз исту тачку).
Дат је троугао \( ABC \):
  • 1. Конструиши симетрале страница \( AB \) и \( BC \). Пресек тих симетрала обележи са \( O \).
  • 2. Конструиши кружницу са центром \( O \) и полупречником \( OA \). Та кружница пролази и кроз \( B \) и кроз \( C \).
Ако три насеља (нпр. Сава, Тиса и Дунав) треба да добију подједнако добар сигнал, базна станица се поставља тачно у центар кружнице описане око троугла чија су темена та три насеља. Тако је станица једнако удаљена од сва три насеља.

Задаци за вежбање

Лак задатак: Полупречник описане кружнице правоуглог троугла има дужину \( 8 \text{ cm} \). Колика је дужина хипотенузе тог троугла?
Код правоуглог троугла центар описане кружнице је средиште хипотенузе, па је хипотенуза уједно пречник описане кружнице.
Пречник је два пута дужи од полупречника: \[ \text{хипотенуза} = 2 \cdot R = 2 \cdot 8 = 16 \text{ cm} \] Одговор: Дужина хипотенузе је \( 16 \text{ cm} \).
Средњи задатак: Центар описане кружнице троугла припада спољашњој области троугла ако је троугао: а) оштроугли; б) тупоугли; в) правоугли? Образложи.
Центар описане кружнице је унутар троугла када је он оштроугли, на самој хипотенузи када је правоугли, а ван троугла (у спољашњој области) само када је троугао тупоугли.
Одговор: под б) — тупоугли троугао.
Тежак задатак: У правоуглом троуглу \( ABC \) угао код темена \( C \) је прав (\( \angle BCA = 90^\circ \)), а тачка \( O \) је центар описане кружнице. Ако је \( \angle COA = 140^\circ \), одреди оштре углове тог троугла.
Пошто је \( O \) центар описане кружнице, дужи \( OA \) и \( OC \) су полупречници, па је \( OA = OC = R \). Троугао \( OCA \) је зато једнакокраки, а његови углови на основици једнаки: \[ \angle OAC = \angle OCA \] Збир углова у троуглу \( OCA \) је \( 180^\circ \): \[ \angle OAC + \angle OCA + \angle COA = 180^\circ \] \[ 2 \cdot \angle OAC + 140^\circ = 180^\circ \implies 2 \cdot \angle OAC = 40^\circ \implies \angle OAC = 20^\circ \] Значи угао троугла код темена \( A \) је \( \angle A = 20^\circ \). Пошто је \( \angle C = 90^\circ \), други оштри угао је: \[ \angle B = 90^\circ - 20^\circ = 70^\circ \] Правоугли троугао ABC са правим углом код темена C. Хипотенуза AB је пречник кружнице, центар O је средиште дужи AB. Повучен је полупречник OC. Означени су: угао COA = 140 степени код тачке O, и оштар угао 20 степени код темена A. Одговор: Оштри углови троугла су \( 20^\circ \) и \( 70^\circ \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: