Корице уџбеника

IV.7. Геометријске Конструкције

Изабери решење задатка:

Задатак 24

Кратко решење

Темена \( A_1, A_3, A_5, A_7 \) правилног осмоугла образују квадрат чија је страница најкраћа дијагонала осмоугла, дакле \( 4\ \text{cm} \). Конструишемо квадрат странице \( 4\ \text{cm} \), његове дијагонале дају центар \( O \) и полупречник \( R = OA_1 = 2\sqrt{2} \approx 2{,}83\ \text{cm} \). Симетрале страница квадрата секу описану кружницу у преосталим теменима \( A_2, A_4, A_6, A_8 \).

Детаљно решење

Анализа

Најкраћа дијагонала правилног осмоугла спаја темена „преко једног”, на пример \( A_1A_3 \). Централни угао који она захвата је \( 2\cdot 45^\circ = 90^\circ \), па су темена \( A_1, A_3, A_5, A_7 \) четири тачке описане кружнице које су међусобно удаљене за по \( 90^\circ \) — оне образују квадрат, а његова страница је баш најкраћа дијагонала осмоугла: \[ A_1A_3 = A_3A_5 = A_5A_7 = A_7A_1 = 4\ \text{cm}. \] Дакле, довољно је конструисати квадрат странице \( 4\ \text{cm} \), описати му кружницу и преполовити четири лука.

Конструкција

1. Конструишемо квадрат \( A_1A_3A_5A_7 \) странице \( 4\ \text{cm} \) (дуж од \( 4\ \text{cm} \), нормале у њеним крајевима и на њима по \( 4\ \text{cm} \)).
2. Повучемо дијагонале квадрата; њихов пресек је центар \( O \).
3. Нацртамо описану кружницу \( k(O,\ R) \), где је \( R = OA_1 \).
4. Конструишемо симетрале страница квадрата; свака пролази кроз \( O \) и сече кружницу у средини одговарајућег лука — тако добијамо темена \( A_2, A_4, A_6, A_8 \).
5. Спојимо суседна темена: \( A_1A_2, A_2A_3, \ldots, A_8A_1 \).

Провера

Дијагонала квадрата странице \( 4\ \text{cm} \) је \( d = 4\sqrt{2}\ \text{cm} \), па је \[ R = \frac{d}{2} = \frac{4\sqrt{2}}{2} = 2\sqrt{2} \approx 2{,}83\ \text{cm}. \] Сва темена су на кружници полупречника \( R \) и деле је на осам једнаких лукова, па је осмоугао правилан. Свака његова најкраћа дијагонала захвата два таква лука, тј. централни угао од \( 90^\circ \), па су све најкраће дијагонале једнаке страници квадрата — \( 4\ \text{cm} \), као што је и тражено.

Кратак запис решења:

Квадрат странице \( 4\ \text{cm} \) даје темена \( A_1, A_3, A_5, A_7 \) и описану кружницу \( R = 2\sqrt{2} \approx 2{,}83\ \text{cm} \); половљењем четири лука добијају се преостала четири темена.

Најважније из лекције

  • Анализа је најважнији корак пре цртања: подразумева скицирање, уочавање правоуглих троуглова и својстава фигуре.
  • Свака конструкција се своди на конструкцију троуглова коришћењем правила: ССС, СУС, УСУ или ССУ.
  • Ако је дата висина, користимо особине правоуглог троугла и угао од \( 90^\circ \).
  • Ако је дата тежишна дуж, користимо особину да она полови наспрамну страницу.
  • Код четвороуглова се ослањамо на њихова специфична својства: симетрију (делтоид, паралелограм), паралелност страница (трапез) и везу висине и уписане кружнице (ромб).
Решавање сваког сложенијег конструктивног задатка састоји се од неколико логичких целина. Најважнији корак који претходи самом цртању јесте анализа.
Анализа: Претпоставља се да је фигура већ конструисана. Црта се скица слободном руком и на њој се обележавају дати елементи. Траже се везе између познатих и непознатих елемената (нпр. уочавају се правоугли троуглови, симетрија, паралелност) како би се проблем свео на познате основне конструкције.
Конструкција: Извођење цртања помоћу шестара и лењира на основу закључака из анализе. Прво се конструишу дати елементи (дужи, углови), а затим се помоћним конструкцијама долази до коначне фигуре.
Дискусија: Разматрање броја могућих решења задатка. Зависно од датих мера, задатак може имати једно, ниједно или више решења (нпр. ако је збир две странице мањи од треће, троугао није могуће конструисати).
Сложеније геометријске фигуре се приликом конструкције најчешће деле на мање троуглове. Зато је неопходно познавати четири основна правила (става) за конструкцију троуглова.
ССС (Страница - Страница - Страница): Конструкција троугла када су дате дужине све три његове странице.
УСУ (Угао - Страница - Угао): Конструкција троугла када су дати једна страница и два наљегла угла на тој страници.
СУС (Страница - Угао - Страница): Конструкција троугла када су дате две странице и угао који оне захватају.
ССУ (Страница - Страница - Угао): Конструкција троугла када су дате две странице и угао наспрам веће од њих.
Када у задатку нису директно дате странице и углови, већ други елементи (висине, тежишне дужи, полупречници), користимо њихова својства:
  • Тежишна дуж (\( t \)): Спаја теме са средиштем наспрамне странице. Ако је дата тежишна дуж, то значи да страницу на коју она пада делимо на два једнака дела.
  • Висина (\( h \)): Спушта се под правим углом (\( 90^\circ \)) на наспрамну страницу. Ово омогућава конструисање помоћног правоуглог троугла. Збир оштрих углова у том правоуглом троуглу је \( 90^\circ \).
  • Правоугли троугао и хипотенуза: Ако је дата хипотенуза правоуглог троугла, теме правог угла увек лежи на кружници чији је пречник та хипотенуза (Талесова кружница). Талесова кружница конструисана над пречником који представља хипотенузу AB. Теме правог угла C налази се било где на кружној линији.
Четвороуглови се конструишу тако што се дијагоналама или висинама поделе на троуглове који се могу конструисати основним правилима, користећи специфична својства сваког четвороугла.
Паралелограм: Централносиметрична је фигура у односу на пресек својих дијагонала. Ако се конструише један део фигуре (нпр. троугао који чине две странице и дијагонала), остала темена се могу добити централном симетријом.
Ромб: Висина ромба (\( h \)) је увек једнака двоструком полупречнику уписане кружнице (\( h = 2r \)). Све странице су му једнаке.
Трапез: Има један пар паралелних страница (основице). Висина представља нормално растојање између правих на којима леже те паралелне странице.
Делтоид: Делтоид је осно-симетрична фигура у односу на дијагоналу која спаја темена између неједнаких страница. Када се конструише једна половина делтоида (троугао), друго теме се добија пресликавањем осном симетријом у односу на ту дијагоналу.

Задаци за вежбање

Лак: Које основно правило (став) се користи за конструкцију троуглова ако су нам познате дужине све три странице троугла: \( a = 5 \text{ cm} \), \( b = 6 \text{ cm} \) и \( c = 7 \text{ cm} \)?
Користи се правило ССС (Страница - Страница - Страница).
Средњи: Потребно је конструисати ромб ако је позната његова страница \( a = 4 \text{ cm} \) и полупречник уписане кружнице \( r = 1,5 \text{ cm} \). Колика је висина \( h \) тог ромба која је потребна за конструкцију правоуглог троугла у оквиру анализе?
Висина ромба једнака је пречнику (двоструком полупречнику) уписане кружнице.
\( h = 2 \cdot r = 2 \cdot 1,5 \text{ cm} = 3 \text{ cm} \).
Тежак: У анализи за конструкцију делтоида \( ABCD \), конструисан је помоћни троугао \( ABC \) помоћу датих страница \( AB \) и \( BC \) и угла \( \angle ABC \). Како ћеш, користећи особине делтоида, геометријски одредити положај четвртог темена \( D \)?
Делтоид је осно-симетрична фигура у односу на дијагоналу \( AC \). Положај темена \( D \) добија се тако што се теме \( B \) преслика осном симетријом у односу на праву која садржи дијагоналу \( AC \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: