Корице уџбеника

IV.2. Дијагонале Многоугла

Изабери решење задатка:

Задатак 4

Кратко решење

\( n = 7 \) (број темена седмоугла) \( d_7 = n - 3 = 7 - 3 = 4 \) (број дијагонала из једног темена) Санелино решење: \( 7 \cdot 4 = 28 \) Објашњење грешке: Санела је сваку дијагоналу бројала два пута (једном из сваког њеног крајњег темена). Тачан број дијагонала: \( D_n = \frac{n(n - 3)}{2} \) \( D_7 = \frac{7 \cdot (7 - 3)}{2} = \frac{7 \cdot 4}{2} = \frac{28}{2} = 14 \)

Детаљно решење

Анализа Санелиног начина размишљања

Санела је исправно закључила да седмоугао има \( n = 7 \) темена и да из сваког темена полазе по 4 дијагонале (\( d_7 = 7 - 3 = 4 \)). Међутим, грешка настаје у начину на који је израчунала укупан број дијагонала.

У чему је грешка?

Када помножимо број темена са бројем дијагонала које полазе из једног темена (\( 7 \cdot 4 \)), ми заправо бројимо сваку дијагоналу два пута. Свака дијагонала повезује два темена. На пример, ако имамо темена \( A \) и \( D \), дијагонала \( AD \) је иста као и дијагонала \( DA \). Санела је дијагоналу \( AD \) бројала једном када је посматрала теме \( A \), а други пут када је посматрала теме \( D \).

Правилна формула за укупан број дијагонала

Да бисмо добили тачан број дијагонала, производ броја темена и броја дијагонала из једног темена морамо поделити са 2. Укупан број дијагонала \( D_n \) израчунава се по формули: \[ D_n = \frac{n(n - 3)}{2} \]

Тачан прорачун за седмоугао

За седмоугао (\( n = 7 \)), тачан број дијагонала је: \[ D_7 = \frac{7 \cdot 4}{2} \] \[ D_7 = \frac{28}{2} \] \[ D_7 = 14 \] Санелино решење од 28 дијагонала је тачно дупло веће од стварног броја дијагонала јер није узела у обзир да свака дијагонала има два краја.

Кратак запис решења:

Санела је погрешила јер је сваку дијагоналу бројала два пута (из оба њена краја). Тачан број дијагонала је: \( D_7 = \frac{7 \cdot (7 - 3)}{2} = \frac{7 \cdot 4}{2} = 14 \). Санелино решење \( 28 \) је дупло веће од тачног резултата.

Најважније из лекције

  • Дијагонала спаја два темена која нису суседна.
  • Број дијагонала из једног темена рачуна се по формули: \( d_n = n - 3 \).
  • Укупан број дијагонала многоугла рачуна се по формули: \( D_n = \frac{n \cdot (n - 3)}{2} \).
  • Троугао је једини многоугао који нема ниједну дијагоналу (\( n=3 \rightarrow d_n=0, D_n=0 \)).
Дијагонала многоугла је дуж чији су крајеви несуседна темена тог многоугла.
Илустрација три многоугла: четвороугао (са 2 уцртане дијагонале које се укрштају), петоугао (са 5 дијагонала које унутар њега формирају звезду) и шестоугао (са свих 9 уцртаних дијагонала).
Троугао је једини многоугао који нема дијагонале јер су сва његова темена међусобно суседна.
Из сваког темена многоугла дијагонала се може повући ка свим осталим теменима, осим ка самом себи и ка двама суседним теменима. Због тога је број могућих крајњих тачака за три мањи од укупног броја темена.
Нека је \( n \) (\( n \in \mathbb{N}, n \ge 3 \)) број темена многоугла, а \( d_n \) број дијагонала из једног темена. \[ d_n = n - 3 \]
Пример: Који многоугао има 10 дијагонала из једног темена?
Решавамо једначину: \( 10 = n - 3 \Rightarrow n = 13 \). Дакле, у питању је тринаестоугао.
Ако из сваког од \( n \) темена повучемо \( n - 3 \) дијагонала, добили бисмо производ \( n \cdot (n - 3) \). Међутим, пошто свака дијагонала спаја два темена (нпр. дијагонала од темена А до темена C је иста као и од C до А), сваку смо рачунали два пута. Зато тај производ делимо са 2.
Нека је \( n \) (\( n \in \mathbb{N}, n \ge 3 \)) број темена многоугла, а \( D_n \) укупан број дијагонала. \[ D_n = \frac{n \cdot (n - 3)}{2} \]
Пример: Колико дијагонала има осмоугао?
\( D_8 = \frac{8 \cdot (8 - 3)}{2} = \frac{8 \cdot 5}{2} = \frac{40}{2} = 20 \). Осмоугао има 20 дијагонала.
Када решавате задатак где је познат укупан број дијагонала (\( D_n \)), а тражи се број темена (\( n \)), користите растављање на просте чиниоце како бисте добили производ два броја чија је разлика 3.
Понекад је потребно израчунати колико је укупно директних веза потребно да би се свака тачка повезала са сваком другом (нпр. умрежавање рачунара или руковање свих људи у просторији).
Тај проблем се своди на збир броја страница многоугла (\( n \)) и укупног броја његових дијагонала (\( D_n \)).
Број свих међусобних веза између \( n \) елемената: \[ \frac{n \cdot (n - 3)}{2} + n = \frac{n \cdot (n - 1)}{2} \]

Задаци за вежбање

Лак: Израчунај колико укупно дијагонала има десетоугао.
Користимо формулу за укупан број дијагонала: \( D_n = \frac{n \cdot (n - 3)}{2} \).
\( D_{10} = \frac{10 \cdot (10 - 3)}{2} = \frac{10 \cdot 7}{2} = \frac{70}{2} = 35 \).
Одговор: Десетоугао има 35 дијагонала.
Средњи: Да ли постоји многоугао који има тачно 15 дијагонала? Образложи одговор.
Изједначавамо формулу са 15:
\( \frac{n \cdot (n - 3)}{2} = 15 \)
\( n \cdot (n - 3) = 30 \)
Тражимо два природна броја чија је разлика 3, а производ 30. Проверавамо: \( 5 \cdot 2 = 10 \), \( 6 \cdot 3 = 18 \), \( 7 \cdot 4 = 28 \), \( 8 \cdot 5 = 40 \).
Одговор: Пошто ниједан овакав производ није једнак 30, не постоји природан број \( n \) који испуњава услов. Такав многоугао не постоји.
Тежак: Број дијагонала многоугла је седам пута већи од броја темена тог многоугла. Који је то многоугао?
Постављамо једначину према тексту задатка:
\( D_n = 7 \cdot n \)
\( \frac{n \cdot (n - 3)}{2} = 7n \)
Множимо целу једначину са 2:
\( n \cdot (n - 3) = 14n \)
Пошто је \( n \) природан број већи или једнак 3 (\( n \neq 0 \)), можемо обе стране поделити са \( n \):
\( n - 3 = 14 \)
\( n = 17 \)
Одговор: У питању је седамнаестоугао.

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: