Изабери решење задатка:

Задатак 11

Кратко решење

Полукругови над страницама: \( P_a = \dfrac{a^2\pi}{8} \), \( P_b = \dfrac{b^2\pi}{8} \), \( P_c = \dfrac{c^2\pi}{8} \). По Питагориној теореми \( a^2+b^2=c^2 \), па је \( P_a + P_b = P_c \). Полукруг над хипотенузом садржи троугао и два одсечка над катетама: \( P_c = P_{\triangle} + O_a + O_b \). Полукругови над катетама деле се на лунелу и одсечак: \( P_a = L_a + O_a \), \( P_b = L_b + O_b \). Сабирањем: \( P_c = P_a + P_b = L_a + L_b + (P_c - P_{\triangle}) \), дакле \( L_a + L_b = P_{\triangle} \).

Детаљно решење

Ознаке

Нека су \( a \) и \( b \) катете, а \( c \) хипотенуза правоуглог троугла, и нека је \( P_{\triangle} \) његова површина. Над сваком страницом конструисан је полукруг чији је та страница пречник, па су полупречници редом \( \dfrac{a}{2} \), \( \dfrac{b}{2} \), \( \dfrac{c}{2} \), а површине полукругова \[ P_a = \frac{1}{2}\left(\frac{a}{2}\right)^2\pi = \frac{a^2\pi}{8}, \qquad P_b = \frac{b^2\pi}{8}, \qquad P_c = \frac{c^2\pi}{8}. \]

Кључни корак — Питагорина теорема

Из \( a^2 + b^2 = c^2 \) множењем са \( \dfrac{\pi}{8} \) добијамо \[ P_a + P_b = \frac{(a^2+b^2)\pi}{8} = \frac{c^2\pi}{8} = P_c. \] Дакле збир полукругова над катетама једнак је полукругу над хипотенузом.

Како су фигуре распоређене

Темe правог угла лежи на полукругу над хипотенузом (периферијски угао над пречником је прав), па тај полукруг садржи цео троугао. Осим троугла, у њему су још два кружна одсечка: одсечак \( O_a \) над катетом \( a \) и одсечак \( O_b \) над катетом \( b \) (то су делови полукруга над хипотенузом одсечени катетама). Зато је \[ P_c = P_{\triangle} + O_a + O_b. \] С друге стране, полукруг над катетом \( a \) распада се на лунелу \( L_a \) (део изван полукруга над хипотенузом) и на одсечак \( O_a \), јер је тај одсечак ограничен истом тетивом — катетом \( a \) — и лежи с друге стране те катете. Исто важи и за катету \( b \): \[ P_a = L_a + O_a, \qquad P_b = L_b + O_b. \]

Спајање

Саберимо последње две једнакости: \[ P_a + P_b = L_a + L_b + O_a + O_b. \] Како је \( P_a + P_b = P_c \) и \( O_a + O_b = P_c - P_{\triangle} \), следи \[ P_c = L_a + L_b + P_c - P_{\triangle}, \] одакле је \[ L_a + L_b = P_{\triangle}. \]

Закључак

Збир површина двеју лунела једнак је површини правоуглог троугла, што је и требало доказати.

Провера на примеру

За \( a = 3 \), \( b = 4 \), \( c = 5 \): \( P_a + P_b = \dfrac{9\pi}{8} + \dfrac{16\pi}{8} = \dfrac{25\pi}{8} = P_c \), а површина троугла је \( \dfrac{3\cdot 4}{2} = 6 \). Збир лунела је \( (P_a+P_b) - P_c + P_{\triangle} = 0 + 6 = 6 \). Слаже се.

Кратак запис решења:

Пошто је \( \dfrac{a^2\pi}{8} + \dfrac{b^2\pi}{8} = \dfrac{c^2\pi}{8} \) (Питагорина теорема), збир полукругова над катетама једнак је полукругу над хипотенузом, па је збир лунела тачно површина троугла.

Најважније из лекције

  • Површина кружног исечка преко угла: \( P_i = \frac{r^2\pi}{360^\circ} \cdot \alpha \)
  • Површина кружног исечка преко лука: \( P_i = \frac{lr}{2} \)
  • Обим кружног исечка: Збир дужине кружног лука и две дужине полупречника, \( O_i = 2r + l \).
Пример: За исечак где је \( r=4 \), \( l=2\pi \), површина је \( P_i = \frac{2\pi \cdot 4}{2} = 4\pi \), а обим је \( O_i = 8 + 2\pi \).
Кружни исечак је део круга који је ограничен са два полупречника и њима одговарајућим кружним луком. Сваком кружном исечку одговара тачно један централни угао тог круга.
Круг са центром O и осенченим кружним исечком који је одређен са два полупречника r, кружним луком l и централним углом α.
Полупречник кружног исечка једнак је полупречнику одговарајућег круга.
Површина кружног исечка коме одговара угао од \( 1^\circ \) представља триста шездесети део укупне површине круга \( (P = r^2\pi) \). Множењем те вредности са мером централног угла добија се површина било ког исечка.
\[ P_i = \frac{r^2\pi}{360^\circ} \cdot \alpha \] \( P_i \) - површина исечка, \( r \) - полупречник, \( \alpha \) - централни угао
Ако је централни угао \( \alpha = 90^\circ \), површина исечка је четвртина површине круга: \( P_i = \frac{1}{4}P \).
Ако је \( \alpha = 180^\circ \), исечак је половина круга: \( P_i = \frac{1}{2}P \).
Израчунај површину кружног исечка ако је полупречник \( r = 6 \text{ cm} \), а централни угао \( \alpha = 60^\circ \).
Користимо формулу: \( P_i = \frac{r^2\pi}{360^\circ} \cdot \alpha \)
\( P_i = \frac{6^2 \cdot \pi}{360^\circ} \cdot 60^\circ \)
\( P_i = \frac{36\pi}{360} \cdot 60 = \frac{\pi}{10} \cdot 60 = 6\pi \text{ cm}^2 \)
Када је позната дужина кружног лука \( l \), површина исечка се може израчунати на једноставнији начин, без коришћења угла.
\[ P_i = \frac{l \cdot r}{2} \] \( P_i \) - површина исечка, \( l \) - дужина кружног лука, \( r \) - полупречник
Подсетник: Дужина кружног лука се рачуна по формули \( l = \frac{r\pi}{180^\circ} \cdot \alpha \).
Израчунај површину кружног исечка полупречника \( r = 2,4 \text{ dm} \) коме одговара кружни лук дужине \( l = 20\pi \text{ dm} \).
Користимо формулу: \( P_i = \frac{l \cdot r}{2} \)
\( P_i = \frac{20\pi \text{ dm} \cdot 2,4 \text{ dm}}{2} \)
\( P_i = 10\pi \cdot 2,4 = 24\pi \text{ dm}^2 \)
Границу (обим) кружног исечка чине два полупречника и један кружни лук.
\[ O_i = 2r + l \] \( O_i \) - обим исечка, \( r \) - полупречник, \( l \) - дужина лука
Немојте мешати дужину кружног лука (\( l \)) са обимом целог исечка (\( O_i \)). Обим исечка мора да обухвати и дужине оба полупречника!
Колики је обим кружног исечка чији је полупречник \( 5 \text{ cm} \), а дужина лука \( 4\pi \text{ cm} \)?
\( O_i = 2r + l \)
\( O_i = 2 \cdot 5 + 4\pi \)
\( O_i = (10 + 4\pi) \text{ cm} \)

Задаци за вежбање

Лак: Круг полупречника \( 18 \text{ cm} \) подељен је на 12 једнаких кружних исечака. Колика је површина једног од тих исечака?
Укупна површина круга је \( P = 18^2\pi = 324\pi \text{ cm}^2 \).
Пошто је круг подељен на 12 једнаких делова, површина једног исечка је 12 пута мања:
\( P_i = \frac{324\pi}{12} = 27\pi \text{ cm}^2 \).
Средњи: Површина кружног исечка коме одговара угао мере \( 30^\circ \) јесте \( 3\pi \text{ cm}^2 \). Одреди полупречник тог исечка, а затим израчунај и његов обим.
Прво тражимо полупречник преко формуле за површину:
\( P_i = \frac{r^2\pi}{360^\circ} \cdot \alpha \)
\( 3\pi = \frac{r^2\pi}{360^\circ} \cdot 30^\circ \)
\( 3\pi = \frac{r^2\pi}{12} \)
\( 36\pi = r^2\pi \implies r^2 = 36 \implies r = 6 \text{ cm} \)

Да бисмо нашли обим, потребна нам је дужина лука \( l \):
\( l = \frac{r\pi}{180^\circ} \cdot \alpha = \frac{6\pi}{180^\circ} \cdot 30^\circ = \frac{180\pi}{180} = \pi \text{ cm} \)

Сада рачунамо обим:
\( O_i = 2r + l = 2 \cdot 6 + \pi = (12 + \pi) \text{ cm} \).
Тежак: Површина целог круга је \( 64\pi \text{ cm}^2 \). Израчунај површину и обим кружног исечка тог круга коме одговара централни угао од \( 135^\circ \).
Из површине круга налазимо полупречник:
\( P = r^2\pi \implies 64\pi = r^2\pi \implies r^2 = 64 \implies r = 8 \text{ cm} \).

Површина кружног исечка:
\( P_i = \frac{r^2\pi}{360^\circ} \cdot \alpha = \frac{64\pi}{360^\circ} \cdot 135^\circ \)
Скраћујемо \( 135 \) и \( 360 \) са \( 45 \), добијамо \( \frac{3}{8} \).
\( P_i = 64\pi \cdot \frac{3}{8} = 8\pi \cdot 3 = 24\pi \text{ cm}^2 \).

Дужина лука:
\( l = \frac{r\pi}{180^\circ} \cdot \alpha = \frac{8\pi}{180^\circ} \cdot 135^\circ = 8\pi \cdot \frac{3}{4} = 6\pi \text{ cm} \).

Обим кружног исечка:
\( O_i = 2r + l = 2 \cdot 8 + 6\pi = (16 + 6\pi) \text{ cm} \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: