Корице уџбеника

VI.4. Ромб, Правоугаоник И Квадрат

Изабери решење задатка:

Задатак 3

Кратко решење

а) Координате тачака \( C \) и \( D \)

\( S(2,1) \) је средиште \( AC \): \[ 2 = \frac{2 + x_C}{2} \Rightarrow 4 = 2 + x_C \Rightarrow x_C = 2 \] \[ 1 = \frac{-1 + y_C}{2} \Rightarrow 2 = -1 + y_C \Rightarrow y_C = 3 \] \( C(2,3) \) Права \( AC \) је \( x = 2 \). \( D \) је осна слика \( B(6,1) \) у односу на \( x = 2 \): \[ y_D = 1, \quad \frac{6 + x_D}{2} = 2 \Rightarrow 6 + x_D = 4 \Rightarrow x_D = -2 \] \( D(-2,1) \)

б) Дужине дијагонала

\[ AC = |3 - (-1)| = 4 \] \[ BD = |6 - (-2)| = 8 \]

в) Углови између дијагонала

\( AC \) припада правој \( x=2 \) (вертикална), \( BD \) припада правој \( y=1 \) (хоризонтална). Угао је \( 90^\circ \).

г) Да ли је \( ABCD \) квадрат?

Не, јер дијагонале нису једнаке (\( 4 \neq 8 \)).

д) Да ли је \( ABCD \) ромб?

Да, јер се дијагонале полове у тачки \( S(2,1) \) и секу се под правим углом.

Детаљно решење

Корак 1: Одређивање координата тачке \( C \)

Тачка \( C(x_C, y_C) \) је централносиметрична тачки \( A(2, -1) \) у односу на центар \( S(2, 1) \). То значи да је тачка \( S \) средиште дужи \( AC \). Користимо формуле за средиште дужи: \[ x_S = \frac{x_A + x_C}{2} \Rightarrow 2 = \frac{2 + x_C}{2} \Rightarrow 4 = 2 + x_C \Rightarrow x_C = 2 \] \[ y_S = \frac{y_A + y_C}{2} \Rightarrow 1 = \frac{-1 + y_C}{2} \Rightarrow 2 = -1 + y_C \Rightarrow y_C = 3 \] Дакле, координате тачке \( C \) су \( (2, 3) \). Приметимо да тачке \( A, S \) и \( C \) леже на вертикалној правој \( x = 2 \).

Корак 2: Одређивање координата тачке \( D \)

Права \( AC \) је вертикална права \( x = 2 \). Тачка \( D \) је осно симетрична тачки \( B(6, 1) \) у односу на ту праву. Код осне симетрије у односу на вертикалну праву \( x = k \), \( y \)-координата остаје иста (\( y_D = y_B = 1 \)), а \( x \)-координата се мења тако да је \( \frac{x_B + x_D}{2} = k \): \[ \frac{6 + x_D}{2} = 2 \Rightarrow 6 + x_D = 4 \Rightarrow x_D = -2 \] Координате тачке \( D \) су \( (-2, 1) \).

Корак 3: Израчунавање дужина дијагонала

Дијагонала \( AC \): Пошто обе тачке имају исту \( x \)-координату, дужина је разлика \( y \)-координата: \[ d_1 = AC = |y_C - y_A| = |3 - (-1)| = |3 + 1| = 4 \] Дијагонала \( BD \): Пошто обе тачке имају исту \( y \)-координату, дужина је разлика \( x \)-координата: \[ d_2 = BD = |x_B - x_D| = |6 - (-2)| = |6 + 2| = 8 \]

Корак 4: Одређивање углова између дијагонала

Дијагонала \( AC \) лежи на вертикалној правој \( x = 2 \). Дијагонала \( BD \) лежи на хоризонталној правој \( y = 1 \). Пошто су вертикалне и хоризонталне праве увек међусобно нормалне, угао између дијагонала је \( 90^\circ \).

Корак 5: Испитивање врсте четвороугла

Четвороугао \( ABCD \) је ромбоид (делтоид) јер су му дијагонале нормалне. Међутим, да би био ромб, дијагонале морају да се полове. Проверимо пресек дијагонала. Пресек је тачка \( S(2, 1) \). За \( AC \): \( S \) је средиште (по конструкцији централне симетрије). За \( BD \): Средиште дужи \( BD \) је \( (\frac{-2+6}{2}, \frac{1+1}{2}) = (\frac{4}{2}, 1) = (2, 1) \), што је управо тачка \( S \). Пошто се дијагонале полове и секу под правим углом, четвороугао јесте ромб. Да би био квадрат, дијагонале морају бити једнаке. Како је \( AC = 4 \) а \( BD = 8 \), оне нису једнаке, па фигура није квадрат.

Кратак запис решења:

а) \( S \) средиште \( AC \): \( x_C = 2 \cdot 2 - 2 = 2 \), \( y_C = 2 \cdot 1 - (-1) = 3 \Rightarrow C(2,3) \). \( D \) осна слика \( B \) преко \( x=2 \): \( y_D=1 \), \( x_D = 2 \cdot 2 - 6 = -2 \Rightarrow D(-2,1) \). б) \( AC = |3 - (-1)| = 4 \), \( BD = |6 - (-2)| = 8 \). в) \( AC \perp BD \Rightarrow \alpha = 90^\circ \). г) Не, \( AC \neq BD \). д) Да, дијагонале се полове (\( S \) је средиште обе) и нормалне су.

Најважније из лекције

Ромб је паралелограм са свим једнаким страницама: дијагонале су му међусобно нормалне и леже на симетралама углова. Правоугаоник је паралелограм са свим правим угловима (\( 90^\circ \)) и једнаким дијагоналама. Квадрат је истовремено и ромб и правоугаоник, па су му дијагонале једнаке, нормалне и полове углове на по \( 45^\circ \). Све три фигуре су осносиметричне, а дијагонале им се међусобно полове.
Ромб је паралелограм чије су све четири странице једнаке. За ромб \( ABCD \) важи \( AB = BC = CD = DA \).
Пошто је ромб паралелограм, за њега важе и сва својства паралелограма: наспрамне странице су паралелне и једнаке, наспрамни углови су једнаки, суседни углови су суплементни (збир им је \( 180^\circ \)), а дијагонале се међусобно полове.
Посебна својства ромба:
  • Дијагонале ромба леже на симетралама углова ромба (свака дијагонала полови углове код својих темена).
  • Дијагонале ромба су међусобно нормалне (секу се под правим углом).
  • Ромб је осносиметрична фигура; осе симетрије ромба су праве на којима леже његове дијагонале.
Ромб ABCD чија су темена на осама: B десно, D лево (хоризонтална дијагонала BD) и C горе, A доле (вертикална дијагонала AC). Дијагонале се секу у центру O под правим углом (означен правоугаоник код пресека).
Правоугаоник је паралелограм чији су сви углови једнаки. Пошто је збир углова четвороугла пун угао (\( 360^\circ \)), сваки угао правоугаоника је прав: \( \alpha = \beta = \gamma = \delta = 90^\circ \).
Као паралелограм, правоугаоник има и сва општа својства: наспрамне странице су паралелне и једнаке, а дијагонале се међусобно полове.
Посебна својства правоугаоника:
  • Дијагонале правоугаоника су једнаке: \( AC = BD \).
  • Правоугаоник је осносиметрична фигура; осе симетрије су праве које пролазе кроз средишта наспрамних страница.
Правоугаоник ABCD (шири него виши) са теменима A доле лево, B доле десно, C горе десно, D горе лево. Уцртане су обе дијагонале AC и BD које се секу у центру S. Означена су два права угла у теменима.
Квадрат је паралелограм чије су све странице једнаке и сви углови једнаки. Дакле, квадрат је истовремено и ромб и правоугаоник.
За квадрат \( ABCD \) важи \( AB = BC = CD = DA \) и \( \alpha = \beta = \gamma = \delta = 90^\circ \).
Квадрат има сва својства и ромба и правоугаоника:
  • Дијагонале квадрата су једнаке (својство правоугаоника).
  • Дијагонале квадрата су међусобно нормалне (својство ромба).
  • Дијагонале квадрата леже на симетралама његових углова, па сваку дијагоналу деле углове квадрата на два угла од по \( 45^\circ \).
  • Дијагонале се међусобно полове.
Квадрат ABCD са теменима A доле лево, B доле десно, C горе десно, D горе лево. Уцртане су обе дијагонале које се секу у центру под правим углом; све четири странице су једнаке.
Угао који одређују дијагонала \( AC \) и страница \( AB \) ромба \( ABCD \) има меру \( 42^\circ \). Одреди унутрашње углове ромба.
Решење: Дијагонала \( AC \) припада симетрали угла \( \alpha \) код темена \( A \), па га полови. Зато је \[ \alpha = 2 \cdot 42^\circ = 84^\circ. \] Суседни угао ромба је суплементан са \( \alpha \): \[ \beta = 180^\circ - 84^\circ = 96^\circ. \] Наспрамни углови су једнаки, па је \( \gamma = 84^\circ \) и \( \delta = 96^\circ \).

Задаци за вежбање

Лак: Израчунај обим ромба ако је један његов оштар угао \( 60^\circ \), а краћа дијагонала једнака \( 5 \text{ cm} \). (Задатак 4.4)
Нека су темена ромба \( A, B, C, D \) и нека је \( \angle BAD = 60^\circ \). Краћа дијагонала \( BD \) са страницама \( AB \) и \( AD \) образује троугао \( ABD \).
Троугао \( ABD \) је једнакокраки јер је \( AB = AD \) (странице ромба), па су углови на основици једнаки. Збир углова троугла је \( 180^\circ \), па је \[ \angle ABD = \angle ADB = \frac{180^\circ - 60^\circ}{2} = 60^\circ. \] Сви углови троугла \( ABD \) су \( 60^\circ \), па је он једнакостранични. Отуда је \[ AB = AD = BD = 5 \text{ cm}. \] Обим ромба је \( O = 4 \cdot 5 = 20 \text{ cm}. \)
Одговор: Обим ромба је \( 20 \text{ cm} \).
Средњи: Дијагонала правоугаоника са дужом страницом одређује угао од \( 25^\circ \). а) Који угао одређује та дијагонала са краћом страницом? б) Колики су углови између дијагонала овог правоугаоника? (Задатак 4.5)
Нека је у правоугаонику \( ABCD \) тачка \( S \) пресек дијагонала и нека дијагонала са дужом страницом гради угао \( 25^\circ \).
а) Углови правоугаоника су прави (\( 90^\circ \)). У правоуглом троуглу који чине дијагонала и две странице, угао са краћом страницом је \[ 90^\circ - 25^\circ = 65^\circ. \] б) Дијагонале правоугаоника су једнаке и полове се, па је троугао \( ABS \) једнакокраки (\( SA = SB \)). Углови на основици \( AB \) су једнаки углу који дијагонала гради са краћом страницом, тј. \( 65^\circ \). Тада је \[ \angle ASB = 180^\circ - (65^\circ + 65^\circ) = 50^\circ, \] а угао између дијагонала са друге стране је \( 180^\circ - 50^\circ = 130^\circ \).
Одговор: а) \( 65^\circ \); б) углови између дијагонала су \( 50^\circ \) и \( 130^\circ \).
Тежак: Растојања тачке пресека дијагонала правоугаоника \( PQRS \) од странице \( PQ \) износи \( 2 \text{ cm} \), а од странице \( QR \) износи \( 4 \text{ cm} \). Израчунај обим правоугаоника \( PQRS \). (Задатак 4.7)
Нека је \( O \) тачка пресека дијагонала правоугаоника. Растојање тачке \( O \) од странице представља дужину нормале из \( O \) на ту страницу.
Тачка \( O \) је средиште правоугаоника, па је нормала из \( O \) на страницу \( PQ \) једнака половини супротне странице, а нормала на \( QR \) једнака половини странице \( PQ \). Зато је: \[ PQ = 2 \cdot 4 = 8 \text{ cm}, \qquad QR = 2 \cdot 2 = 4 \text{ cm}. \] Обим правоугаоника је \[ O = 2 \cdot (PQ + QR) = 2 \cdot (8 + 4) = 24 \text{ cm}. \]
Одговор: Обим правоугаоника је \( 24 \text{ cm} \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: