Корице уџбеника

IV.6. Правилни Многоуглови

Изабери решење задатка:

Задатак 8

Кратко решење

Унутрашњи угао седмоугла је \( \gamma = \frac{900^\circ}{7} \), а све странице су једнаке. \( \triangle AGF \cong \triangle EDC \) по СУС (\( AG = ED \), \( \angle G = \angle D = \gamma \), \( GF = DC \)), па је \( AF = EC \) и \( \angle AFG = \angle ECD \). Одатле је \( \angle AFE = \gamma - \angle AFG = \gamma - \angle ECD = \angle ECB \). Затим \( \triangle FAE \cong \triangle CEB \) по СУС (\( FA = CE \), \( \angle AFE = \angle ECB \), \( FE = CB \)), па је \( AE = EB \).

Детаљно решење

Шта треба доказати

Дат је правилан седмоугао \( ABCDEFG \). Треба доказати да су дијагонале \( AE \) и \( BE \) једнаке. Прво уочимо зашто је то уопште могуће: идући по ободу, од \( A \) до \( E \) „уназад" имамо три странице (\( AG \), \( GF \), \( FE \)), а од \( B \) до \( E \) „унапред" такође три странице (\( BC \), \( CD \), \( DE \)). Дакле обе дијагонале „прескачу" по два темена, па очекујемо да су једнаке.

Шта знамо о седмоуглу

Све странице су једнаке: \( AB = BC = CD = DE = EF = FG = GA \). Сви унутрашњи углови су једнаки и износе \( \gamma = \frac{(7-2)\cdot 180^\circ}{7} = \frac{900^\circ}{7} \).

Први корак

Посматрајмо троуглове \( AGF \) и \( EDC \): \( AG = ED \) (странице седмоугла),
\( \angle AGF = \angle EDC = \gamma \) (унутрашњи углови седмоугла),
\( GF = DC \) (странице седмоугла). По ставу СУС је \( \triangle AGF \cong \triangle EDC \), одакле следи \[ AF = EC \qquad \text{и} \qquad \angle AFG = \angle ECD \]

Други корак

Пошто је седмоугао конвексан, полуправа \( FA \) је унутар угла \( GFE \), а полуправа \( CE \) унутар угла \( DCB \). Зато је \[ \angle AFE = \angle GFE - \angle GFA = \gamma - \angle GFA \] \[ \angle ECB = \angle DCB - \angle DCE = \gamma - \angle DCE \] Како је \( \angle GFA = \angle DCE \) (добијено у првом кораку), следи \[ \angle AFE = \angle ECB \]

Трећи корак

Сада упоредимо троуглове \( AFE \) и \( ECB \): \( FA = CE \) (из првог корака),
\( \angle AFE = \angle ECB \) (из другог корака),
\( FE = CB \) (странице седмоугла). По ставу СУС је \( \triangle FAE \cong \triangle CEB \), па су једнаке и одговарајуће треће странице: \[ AE = EB \] Тиме је тврђење доказано.

Провера другим путем

Симетрала странице \( AB \) јесте оса симетрије седмоугла и пролази кроз теме \( E \) (јер су од \( E \) до \( A \) и од \( E \) до \( B \) по три странице). Та осна симетрија пресликава \( A \) у \( B \), а теме \( E \) остаје на месту, па се дуж \( AE \) пресликава у дуж \( BE \). Дакле \( AE = BE \) — исти закључак.

Кратак запис решења:

Обе дијагонале прескачу по два темена. Из \( \triangle AGF \cong \triangle EDC \) следи \( AF = EC \) и једнакост углова, па је \( \triangle FAE \cong \triangle CEB \) (СУС), одакле \( AE = BE \).

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: