Корице уџбеника

III.1. Да Или Не?

Лекција III.1 садржи следеће групе задатака:

Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

Нека је \( ABCD \) једнакокраки трапез са основицама \( AB \) и \( CD \) (\( AB \parallel CD \)) и крацима \( AD = BC \). Нека су \( DE \) и \( CF \) висине из темена \( D \) и \( C \) на основицу \( AB \) (\( DE \perp AB \), \( CF \perp AB \)). Нацртај једнакокраки трапез ABCD где су AB и CD паралелне основице, при чему је AB већа основица. Из темена D повуци нормалу на AB и обележи подножје са E. Из темена C повуци нормалу на AB и обележи подножје са F. Означи праве углове код темена E и F. 1. Четвороугао \( EFCD \): \( CD \parallel EF \) (основице трапеза су паралелне) \( DE \parallel CF \) (обе висине су нормалне на \( AB \)) \( \angle DEF = 90^\circ \) Четвороугао \( EFCD \) је правоугаоник \( \Rightarrow DE = CF \). 2. Посматрамо \( \triangle ADE \) и \( \triangle BCF \): \( \angle AED = \angle BFC = 90^\circ \) (јер су \( DE \) и \( CF \) висине) \( AD = BC \) (краци једнакокраког трапеза) \( DE = CF \) (наспрамне странице правоугаоника \( EFCD \)) На основу става ССУ (хипотенуза и катета правоуглог троугла): \( \triangle ADE \cong \triangle BCF \)

Детаљно решење

Корак 1: Цртање скице и означавање елемената

Нацртаћемо једнакокраки трапез \( ABCD \) са основицама \( AB \) и \( CD \) (\( AB \parallel CD \)) и крацима \( AD = BC \). Из темена мање основице, \( C \) и \( D \), спустићемо висине на већу основицу \( AB \). Тачке подножја тих висина обележићемо са \( E \) (подножје из темена \( D \)) и \( F \) (подножје из темена \( C \)).
Нацртај једнакокраки трапез ABCD где су AB и CD паралелне основице, при чему је AB већа основица. Из темена D повуци нормалу на AB и обележи подножје са E. Из темена C повуци нормалу на AB и обележи подножје са F. Означи праве углове код темена E и F.

Корак 2: Анализа насталог четвороугла у средини

Посматраћемо четвороугао \( EFCD \). Пошто су основице трапеза паралелне (\( AB \parallel CD \)), важи и да је \( EF \parallel CD \). Висине \( DE \) и \( CF \) су нормалне на основицу \( AB \), што значи да су паралелне међу собом (\( DE \parallel CF \)). Четвороугао коме су наспрамне странице паралелне је паралелограм. Пошто су углови код темена \( E \) и \( F \) прави (\( \angle DEF = \angle CFE = 90^\circ \)), овај паралелограм је правоугаоник. Из овога произилази да су висине једнаке (\( DE = CF \)).

Корак 3: Анализа насталих троуглова

Спуштањем висина добили смо два троугла на крајевима трапеза: \( \triangle ADE \) и \( \triangle BCF \). Пошто су висине \( DE \) и \( CF \) нормалне на основицу \( AB \), углови код темена \( E \) и \( F \) у овим троугловима су прави (\( \angle AED = \angle BFC = 90^\circ \)). Дакле, у питању су правоугли троуглови.

Корак 4: Доказивање подударности правоуглих троуглова

Да бисмо утврдили да ли су ова два правоугла троугла подударна, упоредићемо њихове елементе: 1. Хипотенузе ових троуглова су краци једнакокраког трапеза, па су једнаке (\( AD = BC \)). 2. Катете \( DE \) и \( CF \) су висине трапеза (и наспрамне странице правоугаоника), па су такође једнаке (\( DE = CF \)). 3. Оба троугла имају прав угао (\( \angle AED = \angle BFC = 90^\circ \)). Према ставу ССУ (страница-страница-угао наспрам веће странице, што важи за хипотенузу и катету правоуглог троугла), закључујемо да су троуглови \( \triangle ADE \) и \( \triangle BCF \) подударни.

Корак 5: Закључак

Доказали смо да средишњи део представља правоугаоник, а да су бочни делови два подударна правоугла троугла.

Кратак запис решења:

Нека је \( ABCD \) једнакокраки трапез (\( AD = BC \)) и \( DE \perp AB \), \( CF \perp AB \). \( CD \parallel EF \) и \( DE \parallel CF \), са угловима од \( 90^\circ \), па је \( EFCD \) правоугаоник и \( DE = CF \). За \( \triangle ADE \) и \( \triangle BCF \) важи: \( \angle AED = \angle BFC = 90^\circ \) \( AD = BC \) \( DE = CF \) Према ставу ССУ следи \( \triangle ADE \cong \triangle BCF \).

Најважније из лекције

Применом Питагорине теореме на трапезе добијамо следеће кључне једнакости:
  • Једнакокраки трапез (за крак): \( c^2 = h^2 + \left( \frac{a - b}{2} \right)^2 \)
  • Једнакокраки трапез (за дијагоналу): \( d^2 = h^2 + \left( \frac{a + b}{2} \right)^2 \)
  • Правоугли трапез (за дужи крак): \( c^2 = h^2 + (a - b)^2 \)
Напомена: У овим формулама \( a \) представља дужу основицу, \( b \) краћу основицу, \( c \) крак, а \( h \) висину трапеза.
Једнакокраки трапез се помоћу висина (\( h \)) спуштених из темена краће основице може поделити на један правоугаоник и два подударна правоугла троугла.
Скица једнакокраког трапеза са спуштеним висинама h. Издвојен је правоугли троугао на крају трапеза чије су катете висина h и одсечак на основици (a-b)/2, док је хипотенуза крак c.
Катете ових правоуглих троуглова су висина трапеза \( h \) и дуж која представља полуразлику основица: \( x = \frac{a - b}{2} \). Хипотенуза је крак трапеза \( c \).
\[ c^2 = h^2 + \left( \frac{a - b}{2} \right)^2 \]
Ако су основице једнакокраког трапеза \( a = 12\text{ cm} \) и \( b = 4\text{ cm} \), а висина \( h = 3\text{ cm} \), крак рачунамо на следећи начин:
\( c^2 = 3^2 + \left( \frac{12 - 4}{2} \right)^2 \)
\( c^2 = 9 + 4^2 = 9 + 16 = 25 \)
\( c = 5\text{ cm} \)
Дијагонале једнакокраког трапеза су једнаке дужине. Дијагонала (\( d \)) са висином (\( h \)) и већим делом дуже основице гради правоугли троугао.
Дужина дела основице који представља другу катету износи \( a - \frac{a - b}{2} = \frac{a + b}{2} \).
\[ d^2 = h^2 + \left( \frac{a + b}{2} \right)^2 \]
Израчунај дужину дијагонале једнакокраког трапеза ако су основице \( 8\text{ cm} \) и \( 2\text{ cm} \), а висина \( 4\text{ cm} \).
Примењујемо формулу: \( d^2 = h^2 + \left( \frac{a + b}{2} \right)^2 \)
\( d^2 = 4^2 + \left( \frac{8 + 2}{2} \right)^2 \)
\( d^2 = 16 + 5^2 = 16 + 25 = 41 \)
Одговор: \( d = \sqrt{41}\text{ cm} \)
Правоугли трапез је трапез чији је један крак нормалан на основице. Тај крак је уједно и висина трапеза (\( h \)).
Скица правоуглог трапеза са висином h спуштеном из темена тупог угла. Трапез је подељен на правоугаоник и један правоугли троугао чије су катете h и (a-b), а хипотенуза је дужи крак c.
Спуштањем висине из темена тупог угла, трапез се дели на један правоугаоник и један правоугли троугао. Катете тог правоуглог троугла су висина \( h \) и разлика основица \( a - b \). Хипотенуза је дужи крак \( c \).
\[ c^2 = h^2 + (a - b)^2 \]
Ако су основице правоуглог трапеза \( a = 9\text{ cm} \) и \( b = 6\text{ cm} \), а висина \( h = 4\text{ cm} \), дужи крак добијамо овако:
\( c^2 = 4^2 + (9 - 6)^2 \)
\( c^2 = 16 + 3^2 = 16 + 9 = 25 \)
\( c = 5\text{ cm} \)

Задаци за вежбање

Лак: Израчунај висину правоуглог трапеза ако су његове основице \( a = 15\text{ cm} \) и \( b = 10\text{ cm} \), а дужи крак износи \( c = 13\text{ cm} \).
Користимо формулу за правоугли трапез: \( c^2 = h^2 + (a - b)^2 \)
\( 13^2 = h^2 + (15 - 10)^2 \)
\( 169 = h^2 + 5^2 \)
\( h^2 = 169 - 25 = 144 \)
Одговор: Висина трапеза је \( h = 12\text{ cm} \).
Средњи: Одреди обим једнакокраког трапеза чије су основице \( a = 14\text{ cm} \) и \( b = 6\text{ cm} \), а висина \( h = 3\text{ cm} \).
Да бисмо израчунали обим (\( O = a + b + 2c \)), прво морамо наћи крак \( c \).
\( c^2 = h^2 + \left( \frac{a - b}{2} \right)^2 \)
\( c^2 = 3^2 + \left( \frac{14 - 6}{2} \right)^2 = 9 + 4^2 = 9 + 16 = 25 \)
\( c = 5\text{ cm} \)
Сада рачунамо обим:
\( O = 14 + 6 + 2 \cdot 5 = 20 + 10 = 30 \)
Одговор: Обим је \( 30\text{ cm} \).
Тежак: Израчунај дужину дијагонале једнакокраког трапеза ако су његове основице \( a = 11\text{ cm} \) и \( b = 5\text{ cm} \), а дужина крака је \( c = 5\text{ cm} \).
1. корак: Прво морамо израчунати висину \( h \).
\( c^2 = h^2 + \left( \frac{a - b}{2} \right)^2 \)
\( 5^2 = h^2 + \left( \frac{11 - 5}{2} \right)^2 \)
\( 25 = h^2 + 3^2 \Rightarrow h^2 = 25 - 9 = 16 \Rightarrow h = 4\text{ cm} \)

2. корак: Рачунамо дијагоналу помоћу формуле: \( d^2 = h^2 + \left( \frac{a + b}{2} \right)^2 \)
\( d^2 = 4^2 + \left( \frac{11 + 5}{2} \right)^2 \)
\( d^2 = 16 + 8^2 = 16 + 64 = 80 \)
\( d = \sqrt{80} = \sqrt{16 \cdot 5} = 4\sqrt{5} \)
Одговор: Дужина дијагонале је \( 4\sqrt{5}\text{ cm} \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: