Корице уџбеника

IV.5. Значајне Тачке Троугла

Изабери решење задатка:

Задатак 2

Кратко решење

1) Нека је \( O \) пресек симетрала \( s_{AB} \) и \( s_{BC} \) (постоји, јер \( AB \) и \( BC \) нису паралелне). Тада је \( OA = OB \) и \( OB = OC \), па је \( OA = OC \) и \( O \in s_{AC} \). Све три пролазе кроз \( O \).2) Нека је \( S \) пресек симетрала углова \( A \) и \( B \). Тада је \( d(S,AB) = d(S,AC) \) и \( d(S,AB) = d(S,BC) \), одакле \( d(S,AC) = d(S,BC) \), па \( S \) лежи и на симетрали угла \( C \).

Детаљно решење

1) Симетрале страница троугла секу се у једној тачки

Користимо основну особину симетрале дужи: тачка припада симетрали дужи ако и само ако је једнако удаљена од њених крајева.Посматрајмо троугао \( ABC \) и симетрале \( s_{AB} \) и \( s_{BC} \) његових страница \( AB \) и \( BC \).Најпре, те две симетрале се заиста секу. Праве \( AB \) и \( BC \) нису паралелне (секу се у темену \( B \)), а \( s_{AB} \perp AB \) и \( s_{BC} \perp BC \), па ни \( s_{AB} \) и \( s_{BC} \) нису паралелне. Њихов пресек означимо са \( O \).Из \( O \in s_{AB} \) следи \( OA = OB \).Из \( O \in s_{BC} \) следи \( OB = OC \).Спајањем ових једнакости добијамо \[ OA = OB = OC. \]Посебно је \( OA = OC \), а то по истој особини значи да тачка \( O \) припада и симетрали странице \( AC \).Дакле све три симетрале страница пролазе кроз тачку \( O \), тј. секу се у једној тачки. Та тачка је једнако удаљена од сва три темена, па је центар описане кружнице.

2) Симетрале углова троугла секу се у једној тачки

Овде користимо особину симетрале угла: тачка припада симетрали угла ако и само ако је једнако удаљена од кракова тог угла (растојање се мери дужином нормале).Симетрала угла \( A \) улази у унутрашњост троугла и сече страницу \( BC \); симетрала угла \( B \) улази у унутрашњост и сече страницу \( AC \). Зато се оне секу — њихов пресек означимо са \( S \).Из \( S \) на симетрали угла \( A \) следи да је \( S \) једнако удаљена од правих \( AB \) и \( AC \).Из \( S \) на симетрали угла \( B \) следи да је \( S \) једнако удаљена од правих \( AB \) и \( BC \).Означимо та растојања: ако је \( d(S, AB) = d(S, AC) \) и \( d(S, AB) = d(S, BC) \), онда је \[ d(S, AC) = d(S, BC). \]А то значи да је \( S \) једнако удаљена и од кракова угла \( C \), па припада и симетрали угла \( C \).Дакле све три симетрале углова пролазе кроз тачку \( S \). Тачка \( S \) је једнако удаљена од све три странице, па је центар уписане кружнице.

Кратак запис решења:

Пресек двеју симетрала страница задовољава \( OA = OB = OC \), па лежи и на трећој; пресек двеју симетрала углова једнако је удаљен од све три странице, па лежи и на трећој.

Најважније из лекције

  • Тежиште (\( T \)): Пресечна тачка тежишних дужи. Дели тежишну дуж у размери \( 2 : 1 \) почевши од темена ка страници.
  • Ортоцентар (\( H \)): Пресечна тачка правих које садрже висине. Зависно од троугла, налази се унутра (оштроугли), на темену правог угла (правоугли) или ван троугла (тупоугли).
  • Ојлерова права: Права којој припадају ортоцентар \( H \), тежиште \( T \) и центар описане кружнице \( O \), при чему важи \( HT = 2 \cdot TO \).
  • Значајне тачке: Код једнакокраког троугла леже на симетрали основице, а код једнакостраничног се све четири поклапају.
Тежишна дуж троугла је дуж чија је једна крајња тачка теме троугла, а друга средиште наспрамне странице. Сваки троугао има три тежишне дужи.
Тежиште троугла (\( T \)) је пресечна тачка све три тежишне дужи. Тежиште увек припада унутрашњој области троугла.
Тежиште дели сваку тежишну дуж у размери \( 2 : 1 \), посматрано од темена ка средишту наспрамне странице.
Ако су \( AA_1 \), \( BB_1 \) и \( CC_1 \) тежишне дужи троугла \( ABC \), тада важи: \[ AT : TA_1 = 2 : 1, \quad BT : TB_1 = 2 : 1, \quad CT : TC_1 = 2 : 1 \] Ово се може записати и као: \[ AT = 2 \cdot TA_1, \quad BT = 2 \cdot TB_1, \quad CT = 2 \cdot TC_1 \]
Ортоцентар троугла (\( H \)) је пресечна тачка свих правих које садрже висине троугла.
Положај ортоцентра у односу на троугао зависи од врсте углова тог троугла:
Врста троугла Положај ортоцентра
Оштроугли троугао Унутрашња област троугла
Правоугли троугао Теме правог угла тог троугла
Тупоугли троугао Спољашња област троугла
У сваком троуглу постоје четири значајне тачке:
  • Центар описане кружнице (\( O \)): пресек симетрала страница троугла;
  • Центар уписане кружнице (\( S \)): пресек симетрала унутрашњих углова троугла;
  • Тежиште (\( T \)): пресек тежишних дужи троугла;
  • Ортоцентар (\( H \)): пресек правих које садрже висине троугла.
Код једнакокраког троугла све четири значајне тачке припадају симетрали основице (која је уједно и симетрала угла при врху). Код једнакостраничног троугла све четири значајне тачке се поклапају у једној тачки.
Ојлерова права: Центар описане кружнице \( O \), тежиште \( T \) и ортоцентар \( H \) произвољног троугла припадају једној правој.
На Ојлеровој правој важи однос: \[ HT = 2 \cdot TO \]
Својства математичких објеката исказују се тврђењима. У геометрији се она често исказују у форми: ако је тачна претпоставка, онда је тачан закључак.
Доказ тврђења је расуђивање којим се од претпоставке, коришћењем познатих дефиниција и доказаних тврђења, долази до закључка.
Дефиниција представља увођење новог математичког објекта помоћу раније познатих објеката (нпр. "Четвороугао чије су наспрамне странице паралелне јесте паралелограм").

Задаци за вежбање

Лак: Дат је правоугли троугао \( ABC \) са правим углом код темена \( C \). Где се налази ортоцентар овог троугла?
Код правоуглог троугла, ортоцентар се увек поклапа са теменом правог угла тог троугла.
Одговор: Ортоцентар се налази у темену \( C \).
Средњи: Тежишна дуж \( AA_1 \) троугла \( ABC \) има дужину \( 18 \text{ cm} \). Ако је \( T \) тежиште тог троугла, одреди дужине дужи \( AT \) и \( TA_1 \).
Тежиште дели тежишну дуж у размери \( 2 : 1 \) почевши од темена, па важи \( AT = 2 \cdot TA_1 \).
Укупна дужина је \( AA_1 = AT + TA_1 = 3 \cdot TA_1 \).
\( 3 \cdot TA_1 = 18 \text{ cm} \Rightarrow TA_1 = 6 \text{ cm} \).
Дужина \( AT \) је дупло већа: \( AT = 2 \cdot 6 = 12 \text{ cm} \).
Одговор: \( AT = 12 \text{ cm} \) и \( TA_1 = 6 \text{ cm} \).
Тежак: Код произвољног троугла растојање између ортоцентра \( H \) и центра описане кружнице \( O \) износи \( 15 \text{ cm} \). Израчунај растојање од тежишта \( T \) до центра описане кружнице \( O \).
Тачке \( H \), \( T \) и \( O \) припадају Ојлеровој правој. Тежиште \( T \) се налази између тачака \( H \) и \( O \), тако да важи \( HO = HT + TO \).
Према правилу Ојлерове праве важи: \( HT = 2 \cdot TO \).
Заменом овог односа у прву једначину добијамо: \( HO = 2 \cdot TO + TO = 3 \cdot TO \).
\( 3 \cdot TO = 15 \text{ cm} \Rightarrow TO = 5 \text{ cm} \).
Одговор: Растојање од тежишта до центра описане кружнице је \( 5 \text{ cm} \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: