Изабери решење задатка:

Задатак 28

Кратко решење

Краћи крак правоуглог трапеза је висина \( h \). Питагорина теорема у троуглу \( DAB \) даје \( d_1^2 = a^2 + h^2 \), а у троуглу \( ADC \) даје \( d_2^2 = b^2 + h^2 \). Тада је \( d_1^2 + b^2 = a^2 + b^2 + h^2 \) и \( d_2^2 + a^2 = a^2 + b^2 + h^2 \), па су ти збирови једнаки.

Детаљно решење

Шта треба доказати

Нека је \( ABCD \) правоугли трапез са правим угловима код темена \( A \) и \( D \), основицама \( a = AB \) (дужа) и \( b = DC \) (краћа) и висином \( h \) (краћи крак \( AD \)). Дијагонале су \( d_1 = DB \) и \( d_2 = AC \). Треба доказати: \[ d_1^2 + b^2 = d_2^2 + a^2, \] тј. збир квадрата дуже дијагонале и квадрата краће основице једнак је збиру квадрата краће дијагонале и квадрата дуже основице.

Доказ

1) Дијагонала \( DB \). Троугао \( DAB \) има прав угао код темена \( A \) (јер је \( AD \perp AB \)), катете \( AD = h \) и \( AB = a \), а хипотенуза му је дијагонала \( d_1 \). По Питагориној теореми: \[ d_1^2 = a^2 + h^2. \] 2) Дијагонала \( AC \). Троугао \( ADC \) има прав угао код темена \( D \) (јер је \( AD \perp DC \)), катете \( AD = h \) и \( DC = b \), а хипотенуза му је дијагонала \( d_2 \). По Питагориној теореми: \[ d_2^2 = b^2 + h^2. \] 3) Спајање. Додајмо сада квадрате основица са супротних страна: \[ d_1^2 + b^2 = (a^2 + h^2) + b^2 = a^2 + b^2 + h^2, \] \[ d_2^2 + a^2 = (b^2 + h^2) + a^2 = a^2 + b^2 + h^2. \] Обе стране једнаке су истом изразу \( a^2 + b^2 + h^2 \), па је \[ d_1^2 + b^2 = d_2^2 + a^2, \] што је и требало доказати. Пример за проверу. За трапез из претходног задатка (\( a = 36 \), \( b = 28 \), \( h = 15 \), \( d_1 = 39 \), \( d_2^2 = 1009 \)): \[ d_1^2 + b^2 = 1521 + 784 = 2305, \qquad d_2^2 + a^2 = 1009 + 1296 = 2305. \] Једнакост важи.

Кратак запис решења:

Пошто је \( d_1^2 = a^2 + h^2 \) и \( d_2^2 = b^2 + h^2 \), оба тражена збира једнака су \( a^2 + b^2 + h^2 \).

Најважније из лекције

Применом Питагорине теореме на основне геометријске фигуре добијамо следеће важне обрасце:
  • Правоугаоник: Дијагонала и странице чине правоугли троугао. Важи: \( d^2 = a^2 + b^2 \).
  • Квадрат: Дијагонала и странице чине једнакокраки правоугли троугао. Важи: \( d = a\sqrt{2} \).
  • Ромб: Страница и половине дијагонала чине правоугли троугао. Важи: \( a^2 = \left(\frac{d_1}{2}\right)^2 + \left(\frac{d_2}{2}\right)^2 \).
Ове формуле омогућавају израчунавање непознатих елемената фигуре (страница или дијагонала) када су остали елементи познати.
Сваки правоугаоник је једном својом дијагоналом подељен на два подударна правоугла троугла. Катете тих троуглова су суседне странице правоугаоника (\(a\) и \(b\)), а хипотенуза је дијагонала правоугаоника (\(d\)).
Правоугаоник са страницама a и b. Повучена је дијагонала d која га дели на два правоугла троугла. Дијагонала d је хипотенуза, а странице a и b су катете.
\[ d^2 = a^2 + b^2 \]
Ако су странице правоугаоника \( a = 3 \text{ cm} \) и \( b = 4 \text{ cm} \), дужина дијагонале се рачуна на следећи начин: \[ d^2 = (3 \text{ cm})^2 + (4 \text{ cm})^2 \] \[ d^2 = 9 \text{ cm}^2 + 16 \text{ cm}^2 = 25 \text{ cm}^2 \] \[ d = \sqrt{25} \text{ cm} = 5 \text{ cm} \]
Израчунај дужину странице \(b\) правоугаоника ако је дијагонала \( d = 10 \text{ cm} \), а страница \( a = 8 \text{ cm} \).
На основу Питагорине теореме: \[ d^2 = a^2 + b^2 \] \[ 10^2 = 8^2 + b^2 \] \[ 100 = 64 + b^2 \] \[ b^2 = 100 - 64 = 36 \] \[ b = \sqrt{36} = 6 \text{ cm} \]
Сваки квадрат је својом дијагоналом подељен на два подударна једнакокрака правоугла троугла. Катете су странице квадрата (\(a\)), а хипотенуза је дијагонала (\(d\)).
Квадрат са страницама a. Повучена је дијагонала d која формира једнакокраки правоугли троугао чије су катете странице квадрата.
Полазна једначина је \( d^2 = a^2 + a^2 \), односно \( d^2 = 2a^2 \). Из ње се изводи директна веза: \[ d = a\sqrt{2} \]
Ако је страница квадрата \( a = 5 \text{ cm} \), дужина дијагонале је: \[ d = 5\sqrt{2} \text{ cm} \]
Израчунај дужину странице квадрата ако је његова дијагонала \( d = 8\sqrt{2} \text{ cm} \).
Користећи формулу \( d = a\sqrt{2} \): \[ 8\sqrt{2} = a\sqrt{2} \] Дељењем обе стране са \( \sqrt{2} \) добијамо: \[ a = 8 \text{ cm} \]
Дијагонале ромба се секу под правим углом и полове се. Оне деле ромб на четири подударна правоугла троугла. Катете тих троуглова су половине дијагонала (\( \frac{d_1}{2} \) и \( \frac{d_2}{2} \)), а хипотенуза је страница ромба (\(a\)).
Ромб са страницом a. Уцртане су обе дијагонале d1 и d2 које се секу под правим углом у центру. Истакнут је један од четири правоугла троугла чије су катете d1/2 и d2/2, а хипотенуза је a.
\[ a^2 = \left(\frac{d_1}{2}\right)^2 + \left(\frac{d_2}{2}\right)^2 \] Формула за површину ромба: \[ P = \frac{d_1 \cdot d_2}{2} = a \cdot h \]
Ако су дијагонале ромба \( d_1 = 8 \text{ cm} \) и \( d_2 = 6 \text{ cm} \), страница \(a\) се рачуна: \[ a^2 = \left(\frac{8}{2}\right)^2 + \left(\frac{6}{2}\right)^2 \] \[ a^2 = 4^2 + 3^2 = 16 + 9 = 25 \] \[ a = 5 \text{ cm} \]
Страница ромба је \( a = 13 \text{ cm} \), а једна дијагонала \( d_1 = 10 \text{ cm} \). Израчунај дужину друге дијагонале \(d_2\).
Применом Питагорине теореме на ромб: \[ a^2 = \left(\frac{d_1}{2}\right)^2 + \left(\frac{d_2}{2}\right)^2 \] \[ 13^2 = \left(\frac{10}{2}\right)^2 + \left(\frac{d_2}{2}\right)^2 \] \[ 169 = 5^2 + \left(\frac{d_2}{2}\right)^2 \] \[ 169 = 25 + \left(\frac{d_2}{2}\right)^2 \] \[ \left(\frac{d_2}{2}\right)^2 = 169 - 25 = 144 \] \[ \frac{d_2}{2} = \sqrt{144} = 12 \text{ cm} \] \[ d_2 = 12 \cdot 2 = 24 \text{ cm} \]

Задаци за вежбање

Лак задатак: Израчунај дијагоналу правоугаоника чије су странице дужине \( 6 \text{ cm} \) и \( 8 \text{ cm} \).
\[ d^2 = a^2 + b^2 \] \[ d^2 = 6^2 + 8^2 \] \[ d^2 = 36 + 64 = 100 \] \[ d = \sqrt{100} = 10 \text{ cm} \]
Средњи задатак: Израчунај површину квадрата ако је његова дијагонала \( d = 4\sqrt{2} \text{ cm} \).
Прво рачунамо страницу квадрата преко формуле за дијагоналу: \[ d = a\sqrt{2} \] \[ 4\sqrt{2} = a\sqrt{2} \Rightarrow a = 4 \text{ cm} \] Површина квадрата је: \[ P = a^2 = 4^2 = 16 \text{ cm}^2 \]
Тежак задатак: Обим ромба је \( 40 \text{ cm} \), а једна његова дијагонала износи \( 12 \text{ cm} \). Израчунај површину тог ромба.
1. Рачунамо страницу ромба из обима: \[ O = 4a \Rightarrow 40 = 4a \Rightarrow a = 10 \text{ cm} \] 2. Користимо Питагорину теорему да нађемо другу дијагоналу (\(d_1 = 12\)): \[ a^2 = \left(\frac{d_1}{2}\right)^2 + \left(\frac{d_2}{2}\right)^2 \] \[ 10^2 = \left(\frac{12}{2}\right)^2 + \left(\frac{d_2}{2}\right)^2 \] \[ 100 = 6^2 + \left(\frac{d_2}{2}\right)^2 \] \[ 100 = 36 + \left(\frac{d_2}{2}\right)^2 \] \[ \left(\frac{d_2}{2}\right)^2 = 64 \Rightarrow \frac{d_2}{2} = 8 \Rightarrow d_2 = 16 \text{ cm} \] 3. Рачунамо површину: \[ P = \frac{d_1 \cdot d_2}{2} = \frac{12 \cdot 16}{2} = \frac{192}{2} = 96 \text{ cm}^2 \]

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: