Корице уџбеника

IV.8. Обим И Површина Многоугла

Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

Темена у мрежи: \( (3,7) \), \( (5,7) \), \( (9,4) \), \( (9,2) \), \( (7,1) \), \( (4,1) \), \( (2,2) \), \( (1,5) \). Странице (косе преко Питагорине теореме): \( 2 \), \( 5 \), \( 2 \), \( \sqrt{5} \), \( 3 \), \( \sqrt{5} \), \( \sqrt{10} \), \( 2\sqrt{2} \), па је \[ O = 12 + 2\sqrt{5} + \sqrt{10} + 2\sqrt{2} \approx 22,46. \] Површина: описани правоугаоник \( 8 \cdot 6 = 48 \) минус четири угаона дела \( 2 + 6 + 1 + 3,5 = 12,5 \): \[ P = 48 - 12,5 = 35,5. \]

Детаљно решење

Шта је дато

Осмоугао је нацртан у квадратној мрежи. Страница квадратића мреже је јединица мере за дужину, а један квадратић мреже је јединица мере за површину.

Читамо положаје темена

Нека је исходиште у доњем левом чвору мреже, оса \( x \) удесно, оса \( y \) навише, а јединица једна страница квадратића. Сва темена осмоугла леже у чворовима мреже и редом су: \[ A(3,\,7),\quad B(5,\,7),\quad C(9,\,4),\quad D(9,\,2),\quad E(7,\,1),\quad F(4,\,1),\quad G(2,\,2),\quad H(1,\,5). \]

Обим

Водоравне и усправне странице само пребројимо, а косе странице рачунамо Питагорином теоремом (свака коса страница је хипотенуза правоуглог троугла чије су катете водоравни и усправни помак између темена): \( AB = 2 \) (водоравна);
\( BC = \sqrt{4^2 + 3^2} = \sqrt{16+9} = \sqrt{25} = 5 \);
\( CD = 2 \) (усправна);
\( DE = \sqrt{2^2 + 1^2} = \sqrt{5} \);
\( EF = 3 \) (водоравна);
\( FG = \sqrt{2^2 + 1^2} = \sqrt{5} \);
\( GH = \sqrt{1^2 + 3^2} = \sqrt{10} \);
\( HA = \sqrt{2^2 + 2^2} = \sqrt{8} = 2\sqrt{2} \). Обим је збир дужина свих страница: \[ O = 2 + 5 + 2 + \sqrt{5} + 3 + \sqrt{5} + \sqrt{10} + 2\sqrt{2} = 12 + 2\sqrt{5} + \sqrt{10} + 2\sqrt{2} \approx 22,46 \] (јединица мере за дужину).

Површина

Осмоугао упишемо у правоугаоник чија су темена \( (1,1) \), \( (9,1) \), \( (9,7) \) и \( (1,7) \). Његове странице су \( 8 \) и \( 6 \), па је \[ P_{\text{правоугаоника}} = 8 \cdot 6 = 48. \] Од правоугаоника „одсецамо" четири фигуре које остају ван осмоугла: 1) горе лево: правоугли троугао са теменима \( (1,5) \), \( (1,7) \), \( (3,7) \); катете су \( 2 \) и \( 2 \), па је његова површина \( \frac{2 \cdot 2}{2} = 2 \); 2) горе десно: правоугли троугао са теменима \( (5,7) \), \( (9,7) \), \( (9,4) \); катете су \( 4 \) и \( 3 \), површина \( \frac{4 \cdot 3}{2} = 6 \); 3) доле десно: правоугли троугао са теменима \( (9,2) \), \( (9,1) \), \( (7,1) \); катете су \( 2 \) и \( 1 \), површина \( \frac{2 \cdot 1}{2} = 1 \); 4) доле лево: четвороугао са теменима \( (1,1) \), \( (4,1) \), \( (2,2) \), \( (1,5) \). Њега делимо на два троугла: троугао \( (1,1) \), \( (4,1) \), \( (2,2) \): основица на доњој ивици је \( 3 \), одговарајућа висина је \( 1 \), површина \( \frac{3 \cdot 1}{2} = 1,5 \);
троугао \( (1,1) \), \( (2,2) \), \( (1,5) \): основица на левој ивици је \( 4 \), висина \( 1 \), површина \( \frac{4 \cdot 1}{2} = 2 \).
Укупно: \( 1,5 + 2 = 3,5 \). Збир одсечених делова је \( 2 + 6 + 1 + 3,5 = 12,5 \), па је \[ P = 48 - 12,5 = 35,5 \] (квадратних јединица мере).

Провера

Осмоугао можемо разложити и „изнутра": правоугаоник \( (2,2) \)–\( (9,2) \)–\( (9,4) \)–\( (2,4) \) и остатак изнад и испод дају исти резултат \( 35,5 \), што потврђује рачун.

Кратак запис решења:

Странице очитамо из мреже (косе преко Питагорине теореме): \( O = 12 + 2\sqrt{5} + \sqrt{10} + 2\sqrt{2} \approx 22,46 \). Површину добијемо тако што од правоугаоника \( 8 \cdot 6 = 48 \) одузмемо угаоне делове \( 12,5 \): \( P = 35,5 \).

Најважније из лекције

  • Обим било ког многоугла је збир дужина свих његових страница. За правилне многоуглове: \( O = n \cdot a \).
  • Површина многоугла са уписаном кружницом може се израчунати преко обима \( O \) и полупречника уписане кружнице \( r \): \( P = \frac{r \cdot O}{2} \).
  • Површина правилног шестоугла са страницом \( a \) (код кога важи и \( a = R \)) рачуна се по формули: \( P = \frac{3a^2\sqrt{3}}{2} \).
Обим многоугла јесте збир дужина свих страница тог многоугла.
За правилан многоугао који има \( n \) једнаких страница дужине \( a \), обим се рачуна по формули: \[ O = n \cdot a \]
Ако су странице неправлиног петоугла \( 3 \text{ cm} \), \( 4 \text{ cm} \), \( 13 \text{ cm} \), \( 9 \text{ cm} \) и \( 15 \text{ cm} \), његов обим је збир свих страница: \( O = 3 + 4 + 13 + 9 + 15 = 44 \text{ cm} \).
Полупречник описане кружнице правилног шестоугла је \( R = 2 \text{ cm} \). Израчунај обим тог шестоугла.
Код правилног шестоугла, дужина странице једнака је полупречнику описане кружнице, односно \( a = R = 2 \text{ cm} \).
Обим правилног шестоугла је: \( O = 6 \cdot a = 6 \cdot 2 \text{ cm} = 12 \text{ cm} \).
Површина неке фигуре која се састоји од делова који се не преклапају једнака је збиру површина тих делова. Ако у многоугао можемо уписати кружницу, можемо га поделити на мање троуглове чија је висина управо полупречник уписане кружнице.
Многоугао (нпр. неправилан петоугао или троугао) са уписаном кружницом полупречника r. Центар кружнице је спојен дужима са свим теменима многоугла, чиме је многоугао подељен на мање троуглове. Висина сваког од тих троуглова је полупречник r.
Површина многоугла чији је обим \( O \) и у који се може уписати кружница полупречника дужине \( r \) рачуна се као: \[ P = \frac{r \cdot O}{2} \]
Страница ромба је \( a = 5 \text{ cm} \), а полупречник уписане кружнице је \( r = 1,5 \text{ cm} \). Израчунај површину тог ромба.
Прво рачунамо обим ромба (који је правилан четвороугао по питању страница):
\( O = 4 \cdot a = 4 \cdot 5 \text{ cm} = 20 \text{ cm} \).
Затим рачунамо површину:
\( P = \frac{r \cdot O}{2} = \frac{1,5 \text{ cm} \cdot 20 \text{ cm}}{2} = 15 \text{ cm}^2 \).
Сваки правилан многоугао са \( n \) темена може се разложити на \( n \) једнаких карактеристичних троуглова. Површина правилног многоугла једнака је збиру површина тих троуглова.
Површина правилног многоугла који има \( n \) страница дужине \( a \) и полупречник уписане кружнице \( r \) јесте: \[ P = n \cdot \frac{a \cdot r}{2} \]
У табели су приказане формуле за полупречник уписане кружнице и површину за три најпознатија правилна многоугла:
Многоугао Једнакостранични троугао (\( n=3 \)) Квадрат (\( n=4 \)) Правилни шестоугао (\( n=6 \))
Полупречник уписане кружнице (\( r \)) \( \frac{a\sqrt{3}}{6} \) \( \frac{a}{2} \) \( \frac{a\sqrt{3}}{2} \)
Површина (\( P \)) \( \frac{a^2\sqrt{3}}{4} \) \( a^2 \) \( \frac{3a^2\sqrt{3}}{2} \)
Израчунај површину правилног шестоугла ако је полупречник описане кружнице \( R = 4 \text{ cm} \).
Код правилног шестоугла страница је једнака полупречнику описане кружнице: \( a = R = 4 \text{ cm} \).
Користећи формулу из табеле:
\( P = \frac{3a^2\sqrt{3}}{2} = \frac{3 \cdot (4 \text{ cm})^2 \cdot \sqrt{3}}{2} = \frac{3 \cdot 16 \cdot \sqrt{3}}{2} = 24\sqrt{3} \text{ cm}^2 \).

Задаци за вежбање

Лак: Израчунај обим правилног осмоугла ако је дужина једне његове странице \( a = 7 \text{ cm} \).
Правилни осмоугао има \( n = 8 \) једнаких страница.
\( O = n \cdot a = 8 \cdot 7 \text{ cm} = 56 \text{ cm} \).
Средњи: Странице троугла су \( a = 6 \text{ cm}, b = 8 \text{ cm} \) и \( c = 10 \text{ cm} \). Ако је полупречник уписане кружнице у тај троугао \( r = 2 \text{ cm} \), израчунај површину троугла.
Прво рачунамо обим троугла:
\( O = a + b + c = 6 + 8 + 10 = 24 \text{ cm} \).
Затим примењујемо формулу за површину преко полупречника уписане кружнице:
\( P = \frac{r \cdot O}{2} = \frac{2 \text{ cm} \cdot 24 \text{ cm}}{2} = 24 \text{ cm}^2 \).
Тежак: Површина квадрата је \( 144 \text{ cm}^2 \). Одреди обим тог квадрата и полупречник његове уписане кружнице.
Из површине квадрата добијамо дужину странице:
\( P = a^2 \implies a^2 = 144 \implies a = 12 \text{ cm} \).
Обим квадрата је:
\( O = 4 \cdot a = 4 \cdot 12 \text{ cm} = 48 \text{ cm} \).
Полупречник уписане кружнице квадрата је половина странице:
\( r = \frac{a}{2} = \frac{12 \text{ cm}}{2} = 6 \text{ cm} \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: