Корице уџбеника

V.7. Површина Кружног Исечка И Кружног Прстена

Изабери решење задатка:

Задатак 5

Кратко решење

\( P_{\text{кв}} = 16\ \text{cm}^2 \); полукруг \( r=2 \): \( 2\pi\ \text{cm}^2 \); четвртина круга \( r=2 \): \( \pi\ \text{cm}^2 \). а) \( 16 - 2\cdot 2\pi = (16-4\pi)\ \text{cm}^2 \approx 3,43\ \text{cm}^2 \). б) \( (8-2\pi) + (8-2\pi) = (16-4\pi)\ \text{cm}^2 \approx 3,43\ \text{cm}^2 \). в) четири четвртине круга чине цео круг: \( 16 - 4\pi\ \text{cm}^2 \approx 3,43\ \text{cm}^2 \). г) \( \pi + 3(4-\pi) = (12-2\pi)\ \text{cm}^2 \approx 5,72\ \text{cm}^2 \). д) \( 2\pi + 2(4-\pi) = 8\ \text{cm}^2 \). ђ) два одсечка: \( 2\left(\dfrac{4^2\pi}{4} - \dfrac{4\cdot 4}{2}\right) = (8\pi-16)\ \text{cm}^2 \approx 9,13\ \text{cm}^2 \).

Детаљно решење

Заједничке припреме

Квадрат има страницу \( a = 4\ \text{cm} \), па је \[ P_{\text{кв}} = 4^2\ \text{cm}^2 = 16\ \text{cm}^2. \] Мрежа на слици показује да су сви лукови делови кругова полупречника \( 2\ \text{cm} \) (осим у делу ђ). Зато нам треба и: полукруг полупречника \( 2\ \text{cm} \): \( \dfrac{2^2\pi}{2} = 2\pi\ \text{cm}^2 \); четвртина круга полупречника \( 2\ \text{cm} \): \( \dfrac{2^2\pi}{4} = \pi\ \text{cm}^2 \).

а)

Над горњом и над доњом страницом као пречницима нацртани су полукругови полупречника \( 2\ \text{cm} \) (сваки допире до средишта квадрата) и они су бели. Осенчено је оно што остане: \[ P_{\text{а}} = 16 - 2\cdot 2\pi\ \text{cm}^2 = (16 - 4\pi)\ \text{cm}^2 \approx 3,43\ \text{cm}^2. \]

б)

Горња половина квадрата има површину \( 4\cdot 2 = 8\ \text{cm}^2 \); из ње је изузет полукруг полупречника \( 2\ \text{cm} \), па је обојено \( (8 - 2\pi)\ \text{cm}^2 \). Доња половина такође има \( 8\ \text{cm}^2 \); из ње су изузете две четвртине круга полупречника \( 2\ \text{cm} \) са центрима у доња два темена, тј. \( 2\pi\ \text{cm}^2 \). Остаје \( (8 - 2\pi)\ \text{cm}^2 \). \[ P_{\text{б}} = (8 - 2\pi) + (8 - 2\pi)\ \text{cm}^2 = (16 - 4\pi)\ \text{cm}^2 \approx 3,43\ \text{cm}^2. \]

в)

У сва четири темена нацртана је по једна четвртина круга полупречника \( 2\ \text{cm} \); заједно оне чине тачно један цео круг полупречника \( 2\ \text{cm} \), дакле \( 4\pi\ \text{cm}^2 \), и не преклапају се. Обојена звезда је остатак: \[ P_{\text{в}} = 16 - 4\pi\ \text{cm}^2 \approx 3,43\ \text{cm}^2. \] Дакле делови а), б) и в) имају једнаке површине.

г)

Поделимо квадрат на четири квадрата странице \( 2\ \text{cm} \) (сваки има површину \( 4\ \text{cm}^2 \)). У доњем левом квадрату обојена је четвртина круга уписаног у квадрат (центар у средишту квадрата, полупречник \( 2\ \text{cm} \)): \( \pi\ \text{cm}^2 \). У преостала три квадрата обојено је оно што остане ван четвртине круга са центром у темену великог квадрата: по \( (4 - \pi)\ \text{cm}^2 \). \[ P_{\text{г}} = \pi + 3(4 - \pi)\ \text{cm}^2 = (12 - 2\pi)\ \text{cm}^2 \approx 5,72\ \text{cm}^2. \]

д)

Опет посматрамо четири квадрата странице \( 2\ \text{cm} \). У доњем левом и у горњем десном обојена је четвртина уписаног круга: по \( \pi\ \text{cm}^2 \). У горњем левом и доњем десном обојен је остатак ван четвртине круга са центром у темену: по \( (4-\pi)\ \text{cm}^2 \). \[ P_{\text{д}} = 2\pi + 2(4 - \pi)\ \text{cm}^2 = (2\pi + 8 - 2\pi)\ \text{cm}^2 = 8\ \text{cm}^2. \] Провера: фигура је централно симетрична и делови са \( \pi \) се потиру, па је обојена тачно половина квадрата — \( 8\ \text{cm}^2 \).

ђ)

Овде су лукови четвртине кругова полупречника \( 4\ \text{cm} \) са центрима у два супротна темена квадрата; оба спајају друга два темена. Обојено „сочиво" је пресек два кружна исечка од по \( 90^\circ \). Четвртина круга полупречника \( 4\ \text{cm} \): \( \dfrac{4^2\pi}{4} = 4\pi\ \text{cm}^2 \). Она се састоји из правоуглог троугла са катетама \( 4\ \text{cm} \) (површине \( \dfrac{4\cdot 4}{2} = 8\ \text{cm}^2 \)) и кружног одсечка над дијагоналом, чија је површина \( (4\pi - 8)\ \text{cm}^2 \). Сочиво чине два таква одсечка (са обе стране дијагонале): \[ P_{\text{ђ}} = 2(4\pi - 8)\ \text{cm}^2 = (8\pi - 16)\ \text{cm}^2 \approx 9,13\ \text{cm}^2. \] Провера: \( 9,13\ \text{cm}^2 \) је мање од \( 16\ \text{cm}^2 \), а веће од половине квадрата — што одговара слици.

Кратак запис решења:

Сви лукови су делови кругова \( r = 2\ \text{cm} \) (у ђ) је \( r = 4\ \text{cm} \)). Одатле: а), б), в) \( 16-4\pi \); г) \( 12-2\pi \); д) \( 8 \); ђ) \( 8\pi-16 \) (у \( \text{cm}^2 \)).

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: