Корице уџбеника

IV.1. Број Дијагонала Многоугла

Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

Конвексан је онај многоугао коме су сви унутрашњи углови мањи од опруженог (\( 180^\circ \)); ако бар један угао има меру већу од опруженог (увучено теме), многоугао је неконвексан. На слици: 1) петоугао - конвексан; 2) заобљени вишеугао - конвексан; 3) стрелица - има улазни угао, неконвексан; 4) осмоугао - конвексан; 5) шестокрака звезда - шест улазних углова, неконвексан.

Детаљно решење

Када је многоугао конвексан, а када неконвексан

Многоугао је конвексан ако су сви његови унутрашњи углови мањи од опруженог угла, дакле мањи од \( 180^\circ \). То се може рећи и овако: ако за било које две тачке конвексног многоугла узмемо дуж која их спаја, цела та дуж припада многоуглу. Такође, права која садржи било коју страницу конвексног многоугла не пролази кроз његову унутрашњост - цео многоугао остаје са исте стране те праве. Многоугао је неконвексан ако бар један његов унутрашњи угао има меру већу од опруженог, дакле већу од \( 180^\circ \). Такав угао зовемо улазни (рефлексни) угао и на цртежу се види као „увучено“ теме. Код неконвексног многоугла увек постоје две његове тачке такве да дуж која их спаја бар једним делом излази ван многоугла.

Преглед многоуглова са слике (слева надесно)

1) Петоугао неправилног облика - ниједно теме није увучено, сви унутрашњи углови су мањи од опруженог, па је овај многоугао конвексан. 2) Заобљени вишеугао готово кружног облика - све странице „обилазе“ фигуру у истом смеру, ниједан угао није улазни, па је конвексан. 3) Фигура у облику стрелице - има једно изразито увучено теме, тј. један угао већи од опруженог, па је неконвексан. 4) Осмоугао скоро овалног облика - сва темена су „истурена“, сви углови мањи од опруженог, па је конвексан. 5) Шестокрака звезда - између сваког пара суседних кракова налази се по једно увучено теме, дакле шест улазних углова већих од опруженог, па је неконвексан.

Провера

Код фигуре 3 и фигуре 5 лако налазимо две тачке чија спојница излази ван фигуре (нпр. врхови два суседна крака звезде), што потврђује да оне нису конвексне. Код фигура 1, 2 и 4 таквих тачака нема.

Закључак

Конвексни су први, други и четврти многоугао, а неконвексни су трећи (стрелица) и пети (звезда).

Кратак запис решења:

Конвексан је многоугао чији су сви углови мањи од \( 180^\circ \). Конвексни су први, други и четврти многоугао; стрелица и звезда су неконвексни.

Најважније из лекције

  • Дијагонала спаја два темена која нису суседна.
  • Број дијагонала из једног темена рачуна се по формули: \( d_n = n - 3 \).
  • Укупан број дијагонала многоугла рачуна се по формули: \( D_n = \frac{n \cdot (n - 3)}{2} \).
  • Троугао је једини многоугао који нема ниједну дијагоналу (\( n=3 \rightarrow d_n=0, D_n=0 \)).
Дијагонала многоугла је дуж чији су крајеви несуседна темена тог многоугла.
Илустрација три многоугла: четвороугао (са 2 уцртане дијагонале које се укрштају), петоугао (са 5 дијагонала које унутар њега формирају звезду) и шестоугао (са свих 9 уцртаних дијагонала).
Троугао је једини многоугао који нема дијагонале јер су сва његова темена међусобно суседна.
Из сваког темена многоугла дијагонала се може повући ка свим осталим теменима, осим ка самом себи и ка двама суседним теменима. Због тога је број могућих крајњих тачака за три мањи од укупног броја темена.
Нека је \( n \) (\( n \in \mathbb{N}, n \ge 3 \)) број темена многоугла, а \( d_n \) број дијагонала из једног темена. \[ d_n = n - 3 \]
Пример: Који многоугао има 10 дијагонала из једног темена?
Решавамо једначину: \( 10 = n - 3 \Rightarrow n = 13 \). Дакле, у питању је тринаестоугао.
Ако из сваког од \( n \) темена повучемо \( n - 3 \) дијагонала, добили бисмо производ \( n \cdot (n - 3) \). Међутим, пошто свака дијагонала спаја два темена (нпр. дијагонала од темена А до темена C је иста као и од C до А), сваку смо рачунали два пута. Зато тај производ делимо са 2.
Нека је \( n \) (\( n \in \mathbb{N}, n \ge 3 \)) број темена многоугла, а \( D_n \) укупан број дијагонала. \[ D_n = \frac{n \cdot (n - 3)}{2} \]
Пример: Колико дијагонала има осмоугао?
\( D_8 = \frac{8 \cdot (8 - 3)}{2} = \frac{8 \cdot 5}{2} = \frac{40}{2} = 20 \). Осмоугао има 20 дијагонала.
Када решавате задатак где је познат укупан број дијагонала (\( D_n \)), а тражи се број темена (\( n \)), користите растављање на просте чиниоце како бисте добили производ два броја чија је разлика 3.
Понекад је потребно израчунати колико је укупно директних веза потребно да би се свака тачка повезала са сваком другом (нпр. умрежавање рачунара или руковање свих људи у просторији).
Тај проблем се своди на збир броја страница многоугла (\( n \)) и укупног броја његових дијагонала (\( D_n \)).
Број свих међусобних веза између \( n \) елемената: \[ \frac{n \cdot (n - 3)}{2} + n = \frac{n \cdot (n - 1)}{2} \]

Задаци за вежбање

Лак: Израчунај колико укупно дијагонала има десетоугао.
Користимо формулу за укупан број дијагонала: \( D_n = \frac{n \cdot (n - 3)}{2} \).
\( D_{10} = \frac{10 \cdot (10 - 3)}{2} = \frac{10 \cdot 7}{2} = \frac{70}{2} = 35 \).
Одговор: Десетоугао има 35 дијагонала.
Средњи: Да ли постоји многоугао који има тачно 15 дијагонала? Образложи одговор.
Изједначавамо формулу са 15:
\( \frac{n \cdot (n - 3)}{2} = 15 \)
\( n \cdot (n - 3) = 30 \)
Тражимо два природна броја чија је разлика 3, а производ 30. Проверавамо: \( 5 \cdot 2 = 10 \), \( 6 \cdot 3 = 18 \), \( 7 \cdot 4 = 28 \), \( 8 \cdot 5 = 40 \).
Одговор: Пошто ниједан овакав производ није једнак 30, не постоји природан број \( n \) који испуњава услов. Такав многоугао не постоји.
Тежак: Број дијагонала многоугла је седам пута већи од броја темена тог многоугла. Који је то многоугао?
Постављамо једначину према тексту задатка:
\( D_n = 7 \cdot n \)
\( \frac{n \cdot (n - 3)}{2} = 7n \)
Множимо целу једначину са 2:
\( n \cdot (n - 3) = 14n \)
Пошто је \( n \) природан број већи или једнак 3 (\( n \neq 0 \)), можемо обе стране поделити са \( n \):
\( n - 3 = 14 \)
\( n = 17 \)
Одговор: У питању је седамнаестоугао.

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: