Изабери решење задатка:

Задатак 40

Кратко решење

а) \( x^2=\frac{a^2}{2}\Rightarrow x=\frac{a\sqrt2}{2}=\frac d2 \): квадрат над половином дијагонале (нпр. квадрат са теменима у средиштима страница).б) \( y^2=2a^2\Rightarrow y=a\sqrt2=d \): квадрат над дијагоналом квадрата \( ABCD \).

Детаљно решење

Поставка

Нека је \( ABCD \) произвољан квадрат странице \( a \) и површине \( P=a^2 \). Његова дијагонала је \( d=a\sqrt2 \).

а) Квадрат двоструко мање површине

Тражимо квадрат странице \( x \) такве да је\[ x^2=\frac{a^2}{2},\qquad x=\frac{a}{\sqrt2}=\frac{a\sqrt2}{2}=\frac{d}{2}. \]Дакле, страница траженог квадрата једнака је половини дијагонале квадрата \( ABCD \). Конструкција: нацртамо дијагоналу \( AC \), одредимо њено средиште \( S \) (пресек дијагонала) и над дужи \( AS \) конструишемо квадрат. Његова површина је \( \left(\frac{a\sqrt2}{2}\right)^2=\frac{2a^2}{4}=\frac{a^2}{2} \). Још једноставније: квадрат чија су темена средишта страница квадрата \( ABCD \) има управо страницу \( \frac{a\sqrt2}{2} \) (хипотенуза правоуглог троугла са катетама \( \frac a2 \) и \( \frac a2 \)), па је и његова површина \( \frac{a^2}{2} \).

б) Квадрат двоструко веће површине

Сада тражимо страницу \( y \) такву да је\[ y^2=2a^2,\qquad y=a\sqrt2=d. \]Дакле, страница траженог квадрата једнака је дијагонали квадрата \( ABCD \). Конструкција: пренесемо дужину дијагонале \( AC \) и над њом конструишемо квадрат. Његова површина је \( (a\sqrt2)^2=2a^2 \).

Провера

За \( a=4\ \text{cm} \) је \( P=16\ \text{cm}^2 \); у случају а) страница је \( 2\sqrt2\ \text{cm} \) и површина \( 8\ \text{cm}^2 \), а у случају б) страница је \( 4\sqrt2\ \text{cm} \) и површина \( 32\ \text{cm}^2 \).

Кратак запис решења:

а) страница је половина дијагонале, \( \frac{a\sqrt2}{2} \); б) страница је дијагонала, \( a\sqrt2 \).

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: