Корице уџбеника

V.3. Ротација

Изабери решење задатка:

Задатак 5

Кратко решење

а) Симетралом дужи \( PQ \) добијамо њено средиште \( O \); тада је \( OP = OQ \).б) Из \( O \) нанесемо угао \( 30^\circ \) у позитивном смеру на полуправе \( OP \) и \( OQ \) и на њима одредимо \( P_1 \) и \( Q_1 \) са \( OP_1 = OP \), \( OQ_1 = OQ \). Тачке \( P_1 \), \( O \), \( Q_1 \) су колинеарне, па је \( O \) средиште дужи \( P_1Q_1 \).в) Дијагонале четвороугла \( PP_1QQ_1 \) су \( PQ \) и \( P_1Q_1 \). Обе пролазе кроз \( O \) и ту се полове, па је то паралелограм; уз то је \( P_1Q_1 = PQ \) (ротација је изометрија). Паралелограм са једнаким дијагоналама је правоугаоник.

Детаљно решење

а) Дуж \( PQ \) и њено средиште \( O \)

Нацртамо произвољну дуж \( PQ \). Средиште конструишемо симетралом дужи:1) Шестар отворимо на растојање веће од половине дужи \( PQ \).
2) Из тачке \( P \), а затим и из тачке \( Q \), тим отвором нацртамо лукове; они се секу у две тачке.
3) Права кроз те две пресечне тачке је симетрала дужи \( PQ \); она сече дуж \( PQ \) у њеном средишту \( O \).Тада је \( OP = OQ \), а тачке \( P \), \( O \), \( Q \) су колинеарне.

б) Ротација дужи \( PQ \) око \( O \) за \( 30^\circ \) у позитивном смеру

1) Из \( O \) нанесемо угао од \( 30^\circ \) од полуправе \( OP \), у смеру супротном кретању казаљке на сату; на добијеној полуправој шестаром одредимо тачку \( P_1 \) тако да је \( OP_1 = OP \).2) Исто урадимо са полуправом \( OQ \) и добијемо тачку \( Q_1 \) са \( OQ_1 = OQ \).3) Дуж \( P_1Q_1 \) је тражена слика.Пошто се центар ротације слика у себе, а колинеарне тачке у колинеарне, тачке \( P_1 \), \( O \), \( Q_1 \) су такође колинеарне. Из \( OP_1 = OP = OQ = OQ_1 \) следи да је \( O \) и средиште дужи \( P_1Q_1 \).

в) Зашто је четвороугао \( PP_1QQ_1 \) правоугаоник

Дијагонале четвороугла \( PP_1QQ_1 \) су дужи \( PQ \) и \( P_1Q_1 \).1) Дијагонале се међусобно полове. Тачка \( O \) је средиште дужи \( PQ \) (по конструкцији у делу а) и средиште дужи \( P_1Q_1 \) (показано у делу б). Дакле, обе дијагонале пролазе кроз \( O \) и ту се полове. Четвороугао чије се дијагонале полове јесте паралелограм.2) Дијагонале су једнаке. Ротација је изометријска трансформација, па је \( P_1Q_1 = PQ \).Паралелограм чије су дијагонале једнаке јесте правоугаоник. Дакле, \( PP_1QQ_1 \) је правоугаоник.

Други начин (преко круга)

Из \( OP = OQ = OP_1 = OQ_1 \) следи да сва четири темена леже на једном кругу са центром \( O \). Дужи \( PQ \) и \( P_1Q_1 \) пролазе кроз центар, па су то пречници тог круга. Периферијски угао над пречником је прав, па су углови \( \angle PP_1Q \), \( \angle P_1QQ_1 \), \( \angle QQ_1P \) и \( \angle Q_1PP_1 \) сви прави — четвороугао има четири права угла, дакле правоугаоник је.

Напомена

Пошто је угао ротације \( 30^\circ \), а не \( 90^\circ \), дијагонале нису нормалне, па добијени правоугаоник није квадрат.

Кратак запис решења:

\( O \) је средиште и дужи \( PQ \) и њене слике \( P_1Q_1 \), а \( P_1Q_1 = PQ \). Дијагонале четвороугла \( PP_1QQ_1 \) се, дакле, полове и једнаке су, па је он правоугаоник.

Најважније из лекције

Кључни појмови о ротацији:
\( \rightarrow \) Смер: Позитиван (супротно од казаљке на сату) и негативан (смер казаљке на сату).
\( \rightarrow \) Пресликавање: Тачка се слика у нову тачку под условом да је растојање од центра исто (\( OA = OA_1 \)) и да гради задати угао (\( \angle AOA_1 = \alpha \)). Центар се слика у самог себе.
\( \rightarrow \) Изометрија: Ротацијом се не мењају дужине и облици фигура (дужи се сликају у једнаке дужи, троуглови у подударне троуглове).
\( \rightarrow \) Специјалан случај: Ротација за \( 180^\circ \) је исто што и централна симетрија.
Оријентација угла зависи од редоследа навођења његових кракова приликом обележавања тог угла.
Позитиван смер: Смер супротан од кретања казаљке на часовнику. Ако се краци угла наводе у овом смеру, угао је позитивно оријентисан.
Негативан смер: Смер кретања казаљке на часовнику. Ако се краци угла наводе у овом смеру, угао је негативно оријентисан.
Илустрација два смера: Кружница на којој плава стрелица показује смер супротан од казаљке на сату (означено као 'позитиван смер'), а црвена стрелица показује смер казаљке на сату (означено као 'негативан смер').
Ако окрећемо волан аутомобила удесно, у ком смеру вршимо ротацију?
Вршимо ротацију у негативном смеру, јер је то смер кретања казаљке на часовнику.
Ротација с центром \( O \) за угао \( \alpha \) у задатом смеру (позитивном или негативном) је пресликавање којим се свака тачка \( A \) (\( A \neq O \)) пресликава у тачку \( A_1 \) тако да важе следећа два услова:
Растојање од центра остаје исто: \( OA = OA_1 \).
Угао \( \angle AOA_1 \) је оријентисан у задатом смеру и има меру \( \alpha \).
Тачка \( O \) се назива центар ротације и она се при ротацији пресликава сама у себе.
Ротација с центром \( O \) за угао од \( 180^\circ \) (било у позитивном или негативном смеру) јесте централна симетрија са центром \( O \).
Да би се конструисала слика неке фигуре при ротацији, довољно је пресликати њене карактеристичне тачке:
  • За дуж пресликавамо њене крајње тачке.
  • За угао пресликавамо теме и по једну тачку на сваком краку.
  • За многоугао (нпр. троугао) пресликавамо његова темена.
  • За кружницу пресликавамо њен центар и једну тачку са кружнице.
Ротација чува растојање између тачака, што значи да је ротација изометрија.
Ако се дуж \( AB \) ротацијом пресликава у дуж \( A_1B_1 \), тада је \( AB = A_1B_1 \).
Ако се троугао \( ABC \) ротацијом пресликава у троугао \( A_1B_1C_1 \), тада су они подударни: \( \triangle ABC \cong \triangle A_1B_1C_1 \).

Задаци за вежбање

Лаки: Дат је троугао \( ABC \). Приликом ротације овог троугла око тачке \( O \) за угао од \( 45^\circ \) добијен је троугао \( A_1B_1C_1 \). Ако је дужина странице \( AB = 5\text{ cm} \), колика је дужина странице \( A_1B_1 \)?
Пошто је ротација изометрија, она чува дужине дужи. Због тога је \( A_1B_1 = AB \).
Одговор: Дужина странице \( A_1B_1 \) је \( 5\text{ cm} \).
Средњи: Тачка \( P \) се ротира око тачке \( S \) за угао од \( 180^\circ \) и добија се тачка \( P_1 \). Какав је међусобни положај тачака \( P \), \( S \) и \( P_1 \) и какав је однос дужи \( PS \) и \( SP_1 \)?
Ротација за \( 180^\circ \) представља централну симетрију. То значи да су тачке \( P \), \( S \) и \( P_1 \) колинеарне (припадају истој правој), а тачка \( S \) је средиште дужи \( PP_1 \).
Одговор: Тачке су колинеарне, а дужи су једнаке (\( PS = SP_1 \)).
Тешки: Тачка \( M \) (\( M \neq O \)) ротира се око тачке \( O \) за угао од \( 60^\circ \) у позитивном смеру и тако се пресликава у тачку \( M_1 \). Какав је троугао \( \triangle MOM_1 \) према дужинама страница?
По дефиницији ротације, растојање од центра се не мења, па је \( OM = OM_1 \). То значи да је троугао \( \triangle MOM_1 \) једнакокрак.
Угао између тих кракова је угао ротације, дакле \( \angle MOM_1 = 60^\circ \). Пошто су углови на основици једнакокраког троугла једнаки, они износе \( (180^\circ - 60^\circ) : 2 = 60^\circ \).
Сви углови су по \( 60^\circ \).
Одговор: Троугао \( \triangle MOM_1 \) је једнакостраничан.

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: