Корице уџбеника

V.7. Површина Кружног Исечка И Кружног Прстена

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

Кружни исечак је део круга ограничен са два полупречника (\(r\)) и кружним луком (\(l\)) коме одговара централни угао (\(\alpha\)).
Дужина кружног лука: \(l = \frac{r \pi \alpha}{180^\circ}\)
Површина кружног исечка: \(P_i = \frac{r^2 \pi \alpha}{360^\circ} = \frac{l \cdot r}{2}\)
Обим кружног исечка: \(O_i = 2r + l = 2r + \frac{r \pi \alpha}{180^\circ}\)
Кружни исечак је део круга ограничен са два полупречника и одговарајућим кружним луком.
Круг са центром O у коме су повучена два полупречника OA и OB који заклапају централни угао α, а кружни лук између тачака A и B заједно са полупречницима ограничава кружни исечак.
Сваком кружном исечку одговара тачно један централни угао \(\alpha\) круга. Полупречник кружног исечка једнак је полупречнику круга (\(r\)).
\[ l = \frac{r \pi \alpha}{180^\circ} \] \(l\) – дужина кружног лука, \(r\) – полупречник круга, \(\alpha\) – централни угао
Површина кружног исечка (\(P_i\)) представља део површине целог круга који одговара централном углу \(\alpha\) или луку дужине \(l\).
\[ P_i = \frac{r^2 \pi \alpha}{360^\circ} \] \[ P_i = \frac{l \cdot r}{2} \] \(P_i\) – површина кружног исечка, \(r\) – полупречник, \(\alpha\) – централни угао, \(l\) – дужина кружног лука
Израчунај површину кружног исечка полупречника \(r = 4\text{ cm}\) са централним углом \(\alpha = 45^\circ\): \[ P_i = \frac{4^2 \cdot \pi \cdot 45^\circ}{360^\circ} = \frac{16 \cdot \pi \cdot 1}{8} = 2\pi\text{ cm}^2 \]
Израчунај површину кружног исечка ако је дужина полупречника \(r = 8\text{ cm}\), а дужина кружног лука \(l = 3\pi\text{ cm}\).
Користимо формулу \(P_i = \frac{l \cdot r}{2}\): \[ P_i = \frac{3\pi \cdot 8}{2} = 3\pi \cdot 4 = 12\pi\text{ cm}^2 \]
Обим кружног исечка (\(O_i\)) једнак је збиру дужина два полупречника и одговарајућег кружног лука.
\[ O_i = 2r + l = 2r + \frac{r \pi \alpha}{180^\circ} \] \(O_i\) – обим кружног исечка, \(r\) – полупречник, \(l\) – дужина кружног лука
За кружни исечак полупречника \(r = 4\text{ cm}\) и централног угла \(\alpha = 45^\circ\): \[ l = \frac{4 \cdot \pi \cdot 45^\circ}{180^\circ} = \pi\text{ cm} \] \[ O_i = 2 \cdot 4 + \pi = (8 + \pi)\text{ cm} \]
Израчунај обим кружног исечка ако је \(r = 5\text{ cm}\) и \(l = 4\pi\text{ cm}\).
\[ O_i = 2r + l = 2 \cdot 5 + 4\pi = (10 + 4\pi)\text{ cm} \]

Задаци за вежбање

Лаки: Израчунај површину и обим кружног исечка полупречника \(r = 6\text{ cm}\) чији је одговарајући кружни лук дужине \(l = 2\pi\text{ cm}\).
Површина: \[ P_i = \frac{l \cdot r}{2} = \frac{2\pi \cdot 6}{2} = 6\pi\text{ cm}^2 \] Обим: \[ O_i = 2r + l = 2 \cdot 6 + 2\pi = (12 + 2\pi)\text{ cm} \]
Средњи: Израчунај површину кружног исечка полупречника \(r = 10\text{ cm}\) коме одговара централни угао \(\alpha = 72^\circ\).
Примењујемо формулу за површину преко централног угла: \[ P_i = \frac{r^2 \pi \alpha}{360^\circ} = \frac{10^2 \cdot \pi \cdot 72^\circ}{360^\circ} = \frac{100 \pi \cdot 1}{5} = 20\pi\text{ cm}^2 \]
Средњи: Површина кружног исечка је \(P_i = 12\pi\text{ cm}^2\), а централни угао је \(\alpha = 120^\circ\). Израчунај полупречник тог кружног исечка и његов обим.
1. Из формуле за површину одређујемо полупречник \(r\): \[ P_i = \frac{r^2 \pi \alpha}{360^\circ} \implies 12\pi = \frac{r^2 \pi \cdot 120^\circ}{360^\circ} \] \[ 12\pi = \frac{r^2 \pi}{3} \implies r^2 = 36 \implies r = 6\text{ cm} \] 2. Одређујемо дужину кружног лука \(l\): \[ l = \frac{r \pi \alpha}{180^\circ} = \frac{6 \cdot \pi \cdot 120^\circ}{180^\circ} = 4\pi\text{ cm} \] 3. Рачунамо обим: \[ O_i = 2r + l = 2 \cdot 6 + 4\pi = (12 + 4\pi)\text{ cm} \]
Тешки: Обим кружног исечка је \(O_i = (12 + 3\pi)\text{ cm}\), а његов полупречник је \(r = 6\text{ cm}\). Израчунај површину тог кружног исечка и одговарајући централни угао \(\alpha\).
1. Из формуле за обим одређујемо дужину лука \(l\): \[ O_i = 2r + l \implies 12 + 3\pi = 2 \cdot 6 + l \implies l = 3\pi\text{ cm} \] 2. Рачунамо површину исечка: \[ P_i = \frac{l \cdot r}{2} = \frac{3\pi \cdot 6}{2} = 9\pi\text{ cm}^2 \] 3. Из дужине лука одређујемо централни угао \(\alpha\): \[ l = \frac{r \pi \alpha}{180^\circ} \implies 3\pi = \frac{6 \pi \alpha}{180^\circ} \implies 3\pi = \frac{\pi \alpha}{30} \implies \alpha = 90^\circ \]

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: