Корице уџбеника

IV.5. Значајне Тачке Троугла

Изабери решење задатка:

Задатак 7

Кратко решење

\( B_1C_1 \) је средња линија, па је \( B_1C_1 \parallel BC \). Висина троугла \( A_1B_1C_1 \) из \( A_1 \) нормална је на \( B_1C_1 \), дакле и на \( BC \), а пролази кроз средиште \( A_1 \) странице \( BC \) — то је симетрала странице \( BC \).Аналогно за друге две висине. Зато је ортоцентар троугла \( A_1B_1C_1 \) пресек симетрала страница троугла \( ABC \), тј. центар \( O \) описане кружнице троугла \( ABC \).

Детаљно решење

Конструкција

Нацртамо произвољан троугао \( ABC \). Конструишемо средишта његових страница: \( A_1 \) је средиште странице \( BC \), \( B_1 \) средиште странице \( AC \), а \( C_1 \) средиште странице \( AB \) (свако средиште добијамо конструкцијом симетрале одговарајуће странице).Спајањем тачака \( A_1 \), \( B_1 \) и \( C_1 \) добијамо троугао \( A_1B_1C_1 \). Затим конструишемо његов ортоцентар: нацртамо нормалу из \( A_1 \) на \( B_1C_1 \) и нормалу из \( B_1 \) на \( A_1C_1 \); њихов пресек је тражени ортоцентар.

Одговор и објашњење

Пажљивим цртањем приметићемо да се тај ортоцентар поклапа са центром описане кружнице \( O \) троугла \( ABC \). Ево зашто.Дуж \( B_1C_1 \) спаја средишта страница \( AC \) и \( AB \), па је она средња линија троугла \( ABC \) и важи \( B_1C_1 \parallel BC \).Висина троугла \( A_1B_1C_1 \) из темена \( A_1 \) је нормална на \( B_1C_1 \). Пошто је \( B_1C_1 \parallel BC \), та права је нормална и на \( BC \).Али та права пролази кроз тачку \( A_1 \), а \( A_1 \) је средиште странице \( BC \). Права која је нормална на \( BC \) и пролази кроз њено средиште јесте симетрала странице \( BC \).Дакле: права висине троугла \( A_1B_1C_1 \) из темена \( A_1 \) јесте симетрала странице \( BC \) троугла \( ABC \).На исти начин: висина из \( B_1 \) је симетрала странице \( AC \), а висина из \( C_1 \) симетрала странице \( AB \) троугла \( ABC \).Ортоцентар троугла \( A_1B_1C_1 \) је пресек тих трију правих, а то је баш пресек симетрала страница троугла \( ABC \), тј. центар \( O \) описане кружнице троугла \( ABC \).

Провера

Ако у нацртаном троуглу конструишемо и описану кружницу троугла \( ABC \), њен центар пашће тачно у нађени ортоцентар троугла \( A_1B_1C_1 \).

Кратак запис решења:

Да — висине троугла средишта су симетрале страница троугла \( ABC \), па је њихов пресек центар описане кружнице \( O \) троугла \( ABC \).

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: