Изабери решење задатка:

Задатак 30

Кратко решење

а) Троугао \( ABC \): \( BC = \dfrac{AC\sqrt{3}}{2} = \sqrt{3} \Rightarrow AC = 2\ \text{cm} \), \( AB = 1\ \text{cm} \). Троугао \( ACD \): \( AC = \dfrac{CD\sqrt{3}}{2} \Rightarrow CD = \dfrac{4\sqrt{3}}{3}\ \text{cm} \), \( AD = \dfrac{2\sqrt{3}}{3}\ \text{cm} \). \( O = 1 + \sqrt{3} + \dfrac{4\sqrt{3}}{3} + \dfrac{2\sqrt{3}}{3} = (1+3\sqrt{3})\ \text{cm} \); \( P = \dfrac{\sqrt{3}}{2} + \dfrac{2\sqrt{3}}{3} = \dfrac{7\sqrt{3}}{6}\ \text{cm}^2 \). б) Троугао \( ABD \): \( BD = 2\ \text{cm} \), \( AD = 2\sqrt{3}\ \text{cm} \). Троугао \( BCD \): \( BC = 1\ \text{cm} \), \( CD = \sqrt{3}\ \text{cm} \). \( O = (5+3\sqrt{3})\ \text{cm} \); \( P = 2\sqrt{3} + \dfrac{\sqrt{3}}{2} = \dfrac{5\sqrt{3}}{2}\ \text{cm}^2 \).

Детаљно решење

Шта се тражи

У оба случаја дијагонала дели четвороугао \( ABCD \) на два правоугла троугла чији су оштри углови \( 30^\circ \) и \( 60^\circ \), па све странице рачунамо помоћу веза: краћа катета \( = \dfrac{c}{2} \), дужа катета \( = \dfrac{c\sqrt{3}}{2} \), где је \( c \) хипотенуза.

а)

Са слике: \( \angle ABC = 90^\circ \), \( \angle CAB = 60^\circ \), \( BC = \sqrt{3}\ \text{cm} \), \( \angle DAC = 90^\circ \), \( \angle ACD = 30^\circ \). Дијагонала \( AC \) дели четвороугао на троуглове \( ABC \) и \( ACD \). Троугао \( ABC \) (прав угао код \( B \), хипотенуза \( AC \)). Страница \( BC \) лежи наспрам угла од \( 60^\circ \), па је то дужа катета: \[ BC = \frac{AC\sqrt{3}}{2}, \qquad \sqrt{3} = \frac{AC\sqrt{3}}{2}, \qquad AC = 2\ \text{cm}. \] Страница \( AB \) лежи наспрам угла од \( 30^\circ \) (јер је \( \angle ACB = 30^\circ \)), па је краћа катета: \[ AB = \frac{AC}{2} = 1\ \text{cm}. \] Троугао \( ACD \) (прав угао код \( A \), хипотенуза \( CD \), \( \angle ACD = 30^\circ \), па је \( \angle ADC = 60^\circ \)). Катета \( AC \) лежи наспрам угла од \( 60^\circ \), дакле дужа је: \[ AC = \frac{CD\sqrt{3}}{2}, \qquad 2 = \frac{CD\sqrt{3}}{2}, \qquad CD = \frac{4}{\sqrt{3}} = \frac{4\sqrt{3}}{3}\ \text{cm}. \] Катета \( AD \) лежи наспрам угла од \( 30^\circ \), па је краћа: \[ AD = \frac{CD}{2} = \frac{2\sqrt{3}}{3}\ \text{cm}. \] Обим: \[ O = AB + BC + CD + DA = 1 + \sqrt{3} + \frac{4\sqrt{3}}{3} + \frac{2\sqrt{3}}{3} = 1 + \sqrt{3} + \frac{6\sqrt{3}}{3} = 1 + \sqrt{3} + 2\sqrt{3} = (1 + 3\sqrt{3})\ \text{cm}. \] Површина је збир површина двају правоуглих троуглова (њихове катете су уједно и висине): \[ P_{ABC} = \frac{AB \cdot BC}{2} = \frac{1 \cdot \sqrt{3}}{2} = \frac{\sqrt{3}}{2}\ \text{cm}^2, \] \[ P_{ACD} = \frac{AC \cdot AD}{2} = \frac{2 \cdot \frac{2\sqrt{3}}{3}}{2} = \frac{2\sqrt{3}}{3}\ \text{cm}^2, \] \[ P = \frac{\sqrt{3}}{2} + \frac{2\sqrt{3}}{3} = \frac{3\sqrt{3} + 4\sqrt{3}}{6} = \frac{7\sqrt{3}}{6}\ \text{cm}^2. \] Провера. У троуглу \( ACD \): \( AC^2 + AD^2 = 4 + \dfrac{4}{3} = \dfrac{16}{3} \), а \( CD^2 = \dfrac{16 \cdot 3}{9} = \dfrac{16}{3} \) - Питагорина теорема важи.

б)

Са слике: \( AB = 4\ \text{cm} \), \( \angle ADB = 90^\circ \), \( \angle BCD = 90^\circ \), \( \angle ABD = 60^\circ \) и \( \angle DBC = 60^\circ \). Дијагонала \( BD \) дели четвороугао на троуглове \( ABD \) и \( BCD \). Троугао \( ABD \) (прав угао код \( D \), хипотенуза \( AB = 4\ \text{cm} \), \( \angle ABD = 60^\circ \), па је \( \angle DAB = 30^\circ \)). Катета \( BD \) лежи наспрам угла од \( 30^\circ \): \[ BD = \frac{AB}{2} = 2\ \text{cm}, \] а катета \( AD \) лежи наспрам угла од \( 60^\circ \): \[ AD = \frac{AB\sqrt{3}}{2} = \frac{4\sqrt{3}}{2} = 2\sqrt{3}\ \text{cm}. \] Троугао \( BCD \) (прав угао код \( C \), хипотенуза \( BD = 2\ \text{cm} \), \( \angle DBC = 60^\circ \), па је \( \angle BDC = 30^\circ \)). Катета \( BC \) лежи наспрам угла од \( 30^\circ \), а катета \( CD \) наспрам угла од \( 60^\circ \): \[ BC = \frac{BD}{2} = 1\ \text{cm}, \qquad CD = \frac{BD\sqrt{3}}{2} = \sqrt{3}\ \text{cm}. \] Обим: \[ O = AB + BC + CD + DA = 4 + 1 + \sqrt{3} + 2\sqrt{3} = (5 + 3\sqrt{3})\ \text{cm}. \] Површина: \[ P_{ABD} = \frac{AD \cdot BD}{2} = \frac{2\sqrt{3} \cdot 2}{2} = 2\sqrt{3}\ \text{cm}^2, \qquad P_{BCD} = \frac{BC \cdot CD}{2} = \frac{1 \cdot \sqrt{3}}{2} = \frac{\sqrt{3}}{2}\ \text{cm}^2, \] \[ P = 2\sqrt{3} + \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{4\sqrt{3} + \sqrt{3}}{2} = \frac{5\sqrt{3}}{2}\ \text{cm}^2. \] Провера. У троуглу \( ABD \): \( AD^2 + BD^2 = 12 + 4 = 16 = 4^2 = AB^2 \); у троуглу \( BCD \): \( BC^2 + CD^2 = 1 + 3 = 4 = BD^2 \). Оба се слажу.

Кратак запис решења:

Дијагонала дели четвороугао на два троугла са угловима \( 30^\circ \) и \( 60^\circ \): а) \( O = (1+3\sqrt{3})\ \text{cm} \), \( P = \dfrac{7\sqrt{3}}{6}\ \text{cm}^2 \); б) \( O = (5+3\sqrt{3})\ \text{cm} \), \( P = \dfrac{5\sqrt{3}}{2}\ \text{cm}^2 \).

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: