Корице уџбеника

IV.6. Правилни Многоуглови

Изабери решење задатка:

Задатак 2

Кратко решење

Из правоуглог троугла \( ABC \) са катетама \( a \) и \( a \): \[ d^2 = a^2 + a^2 = 2a^2 \Rightarrow d = a\sqrt{2} = \sqrt{2}\ \text{cm} \approx 1,41\ \text{cm} \] Центар обе кружнице је пресек дијагонала, па је \[ R = \frac{d}{2} = \frac{\sqrt{2}}{2}\ \text{cm} \approx 0,71\ \text{cm}, \qquad r = \frac{a}{2} = 0,5\ \text{cm} \]

Детаљно решење

Шта је дато

Дат је квадрат \( ABCD \) странице \( a = 1\ \text{cm} \). Треба одредити дијагоналу \( d \), полупречник описане кружнице \( R \) и полупречник уписане кружнице \( r \).

Дијагонала

Дијагонала \( AC \) дели квадрат на два правоугла троугла. У троуглу \( ABC \) угао код темена \( B \) је прав, катете су \( AB = BC = a \), а хипотенуза је дијагонала \( d \). По Питагориној теореми: \[ d^2 = a^2 + a^2 = 2a^2 \] \[ d = a\sqrt{2} = \sqrt{2}\ \text{cm} \approx 1,41\ \text{cm} \]

Полупречник описане кружнице

Око квадрата се може описати кружница чији је центар пресек дијагонала. Дијагонале квадрата су међусобно једнаке и полове се, па је растојање центра до сваког темена једнако половини дијагонале: \[ R = \frac{d}{2} = \frac{a\sqrt{2}}{2} = \frac{\sqrt{2}}{2}\ \text{cm} \approx 0,71\ \text{cm} \]

Полупречник уписане кружнице

Центар уписане кружнице је исти — пресек дијагонала. Његово растојање до сваке странице једнако је половини странице, јер је то растојање између две наспрамне странице подељено на пола: \[ r = \frac{a}{2} = \frac{1}{2}\ \text{cm} = 0,5\ \text{cm} \]

Провера

Полупречник уписане кружнице мора бити мањи од полупречника описане: \( 0,5\ \text{cm} \) јесте мање од \( 0,71\ \text{cm} \). Такође, из правоуглог троугла који чине \( r \), половина странице и \( R \) следи \( R^2 = r^2 + \left(\frac{a}{2}\right)^2 = \frac{1}{4} + \frac{1}{4} = \frac{1}{2} \), одакле је \( R = \frac{\sqrt{2}}{2} \), што се слаже са добијеним.

Кратак запис решења:

За \( a = 1\ \text{cm} \): \( d = a\sqrt{2} \approx 1,41\ \text{cm} \), \( R = \frac{d}{2} \approx 0,71\ \text{cm} \), \( r = \frac{a}{2} = 0,5\ \text{cm} \).

Најважније из лекције

Кључне формуле за правилни многоугао са \( n \) темена:
Унутрашњи угао: \( \alpha_n = \frac{(n-2) \cdot 180^\circ}{n} \)
Спољашњи угао: \( \beta_n = \frac{360^\circ}{n} \)
Централни угао: \( \varphi_n = \frac{360^\circ}{n} \)
Сваки правилан многоугао има уписану и описану кружницу са истим центром. Правилан многоугао се може поделити на \( n \) карактеристичних једнакокраких троуглова чији су краци \( R \), основица \( a \) и висина \( r \). Код правилног шестоугла овај троугао је једнакостраничан, па је \( R = a \) и \( r = \frac{a\sqrt{3}}{2} \).
Правилан многоугао јесте многоугао чије су све странице једнаке и сви углови једнаки.
Унутрашњи угао \( \alpha_n \) правилног многоугла са \( n \) темена: \[ \alpha_n = \frac{(n - 2) \cdot 180^\circ}{n} \]
Спољашњи угао \( \beta_n \) правилног многоугла са \( n \) темена: \[ \beta_n = \frac{360^\circ}{n} \]
Ако се повећава број темена правилног многоугла, онда се повећава и мера унутрашњег угла тог многоугла. Сви спољашњи углови једног правилног многоугла су узајамно једнаки.
Сваки правилан многоугао је осно симетрична фигура. Осе симетрије су симетрале страница и симетрале унутрашњих углова тог многоугла. Број оса симетрије једнак је броју темена \( n \).
Око сваког правилног многоугла може се описати кружница и у сваки се може уписати кружница. Центри ових кружница се поклапају и та тачка се назива центар правилног многоугла.
  • Полупречник описане кружнице (\( R \)): дуж чије су крајње тачке центар многоугла и било које његово теме.
  • Полупречник уписане кружнице (\( r \)): дуж чије су крајње тачке центар многоугла и подножје нормале из центра на страницу многоугла.
Карактеристични троугао правилног многоугла јесте једнакокраки троугао чија су темена два суседна темена многоугла и центар многоугла. Правилан многоугао са \( n \) темена састоји се од \( n \) таквих подударних троуглова.
Приказ карактеристичног једнакокраког троугла правилног многоугла са означеним елементима: основицом a (страница многоугла), крацима R (полупречник описане кружнице), висином на основицу r (полупречник уписане кружнице) и централним углом при врху.
За карактеристични троугао важи:
  • основица је једнака страници многоугла (\( a \));
  • крак је једнак полупречнику описане кружнице (\( R \));
  • висина која одговара основици једнака је полупречнику уписане кружнице (\( r \));
  • углови налегли на основицу једнаки су половини унутрашњег угла (\( \frac{\alpha_n}{2} \));
  • угао при врху назива се централни угао (\( \varphi_n \)) и рачуна се као \( \varphi_n = \frac{360^\circ}{n} \).
Карактеристични троугао правилног шестоугла (\( n = 6 \)) је једнакостранични троугао чија је страница једнака страници тог шестоугла. За правилан шестоугао важи: \[ R = a, \quad r = \frac{a\sqrt{3}}{2} \]

Задаци за вежбање

Лак: Израчунај меру унутрашњег и спољашњег угла правилног осмоугла (\( n = 8 \)).
Спољашњи угао: \( \beta_8 = \frac{360^\circ}{8} = 45^\circ \).
Унутрашњи угао се може израчунати преко формуле или као суплементан спољашњем: \( \alpha_8 = 180^\circ - \beta_8 = 180^\circ - 45^\circ = 135^\circ \).
Средњи: Колико темена (страница) има правилан многоугао чији је унутрашњи угао \( 144^\circ \)?
Ако је унутрашњи угао \( 144^\circ \), онда је његов одговарајући спољашњи угао \( \beta_n = 180^\circ - 144^\circ = 36^\circ \).
Како важи формула \( \beta_n = \frac{360^\circ}{n} \), имамо: \[ 36^\circ = \frac{360^\circ}{n} \implies n = \frac{360^\circ}{36^\circ} = 10 \] Одговор: У питању је правилни десетоугао (има 10 темена).
Тежак: Дужина странице правилног шестоугла је \( 4\text{ cm} \). Израчунај дужину полупречника описане (\( R \)) и уписане (\( r \)) кружнице тог шестоугла.
Карактеристични троугао правилног шестоугла је једнакостраничан, па важе формуле:
\( R = a \)
\( r = \frac{a\sqrt{3}}{2} \)
Заменом \( a = 4\text{ cm} \) добијамо:
\( R = 4\text{ cm} \)
\( r = \frac{4\sqrt{3}}{2} = 2\sqrt{3}\text{ cm} \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: