Корице уџбеника

IV.4. Тежишне Дужи, Тежиште И Ортоцентар Троугла

Изабери решење задатка:

Задатак 4

Кратко решење

\( \triangle ABC \) је једнакостраничан \( \Rightarrow \alpha = \beta = \gamma = 60^\circ \) Код једнакостраничног троугла ортоцентар \( H \) се поклапа са центром описане кружнице и тежиштем. Висине су истовремено симетрале углова. \( \angle HAB = \frac{\alpha}{2} = \frac{60^\circ}{2} = 30^\circ \) \( \angle HBA = \frac{\beta}{2} = \frac{60^\circ}{2} = 30^\circ \) У троуглу \( \triangle ABH \): \( \angle HAB + \angle HBA + \angle AHB = 180^\circ \) \( 30^\circ + 30^\circ + \angle AHB = 180^\circ \) \( 60^\circ + \angle AHB = 180^\circ \) \( \angle AHB = 180^\circ - 60^\circ = 120^\circ \)

Детаљно решење

Разумевање својстава једнакостраничног троугла

Код једнакостраничног троугла све четири значајне тачке (центар описане кружнице, центар уписане кружнице, тежиште и ортоцентар) се поклапају у једној тачки. Означимо ту тачку са \( H \). Пошто је троугао једнакостраничан, сви његови унутрашњи углови су једнаки и износе \( 60^\circ \).
Нацртајте једнакостранични троугао ABC. Означите тачку H у средини троугла, која представља ортоцентар. Повежите тачку H са теменима A и B. Угао AHB је угао под којим се из ортоцентра види страница AB.

Анализа углова карактеристичног троугла

Висине једнакостраничног троугла су истовремено и симетрале углова. Пошто је тачка \( H \) ортоцентар, дужи \( AH \) и \( BH \) леже на висинама (односно симетралама углова) из темена \( A \) и \( B \). Угао код темена \( A \) је \( \alpha = 60^\circ \), па је његова половина коју образује симетрала \( AH \) са страницом \( AB \): \[ \angle HAB = \frac{\alpha}{2} = \frac{60^\circ}{2} = 30^\circ \] Исто важи и за угао код темена \( B \): \[ \angle HBA = \frac{\beta}{2} = \frac{60^\circ}{2} = 30^\circ \]

Израчунавање траженог угла

Посматрајмо троугао \( \triangle ABH \). Збир углова у сваком троуглу је \( 180^\circ \). Угао под којим се страница види из ортоцентра је управо угао \( \angle AHB \). \[ \angle HAB + \angle HBA + \angle AHB = 180^\circ \] Заменимо познате вредности: \[ 30^\circ + 30^\circ + \angle AHB = 180^\circ \] \[ 60^\circ + \angle AHB = 180^\circ \] Одатле израчунавамо тражени угао: \[ \angle AHB = 180^\circ - 60^\circ = 120^\circ \] Кључни концепт овде је да се код правилног многоугла (у овом случају једнакостраничног троугла) ортоцентар поклапа са центром, па је тражени угао заправо централни угао који одговара једној страници.

Кратак запис решења:

\( \alpha = 60^\circ \); \( H \) је центар описане кружнице \( \Rightarrow AH, BH \) су симетрале углова. \( \angle HAB = 30^\circ \), \( \angle HBA = 30^\circ \) \( \triangle ABH: 30^\circ + 30^\circ + \angle AHB = 180^\circ \Rightarrow \angle AHB = 120^\circ \)

Најважније из лекције

  • Тежиште (\( T \)): Пресечна тачка тежишних дужи. Дели тежишну дуж у размери \( 2 : 1 \) почевши од темена ка страници.
  • Ортоцентар (\( H \)): Пресечна тачка правих које садрже висине. Зависно од троугла, налази се унутра (оштроугли), на темену правог угла (правоугли) или ван троугла (тупоугли).
  • Ојлерова права: Права којој припадају ортоцентар \( H \), тежиште \( T \) и центар описане кружнице \( O \), при чему важи \( HT = 2 \cdot TO \).
  • Значајне тачке: Код једнакокраког троугла леже на симетрали основице, а код једнакостраничног се све четири поклапају.
Тежишна дуж троугла је дуж чија је једна крајња тачка теме троугла, а друга средиште наспрамне странице. Сваки троугао има три тежишне дужи.
Тежиште троугла (\( T \)) је пресечна тачка све три тежишне дужи. Тежиште увек припада унутрашњој области троугла.
Тежиште дели сваку тежишну дуж у размери \( 2 : 1 \), посматрано од темена ка средишту наспрамне странице.
Ако су \( AA_1 \), \( BB_1 \) и \( CC_1 \) тежишне дужи троугла \( ABC \), тада важи: \[ AT : TA_1 = 2 : 1, \quad BT : TB_1 = 2 : 1, \quad CT : TC_1 = 2 : 1 \] Ово се може записати и као: \[ AT = 2 \cdot TA_1, \quad BT = 2 \cdot TB_1, \quad CT = 2 \cdot TC_1 \]
Ортоцентар троугла (\( H \)) је пресечна тачка свих правих које садрже висине троугла.
Положај ортоцентра у односу на троугао зависи од врсте углова тог троугла:
Врста троугла Положај ортоцентра
Оштроугли троугао Унутрашња област троугла
Правоугли троугао Теме правог угла тог троугла
Тупоугли троугао Спољашња област троугла
У сваком троуглу постоје четири значајне тачке:
  • Центар описане кружнице (\( O \)): пресек симетрала страница троугла;
  • Центар уписане кружнице (\( S \)): пресек симетрала унутрашњих углова троугла;
  • Тежиште (\( T \)): пресек тежишних дужи троугла;
  • Ортоцентар (\( H \)): пресек правих које садрже висине троугла.
Код једнакокраког троугла све четири значајне тачке припадају симетрали основице (која је уједно и симетрала угла при врху). Код једнакостраничног троугла све четири значајне тачке се поклапају у једној тачки.
Ојлерова права: Центар описане кружнице \( O \), тежиште \( T \) и ортоцентар \( H \) произвољног троугла припадају једној правој.
На Ојлеровој правој важи однос: \[ HT = 2 \cdot TO \]
Својства математичких објеката исказују се тврђењима. У геометрији се она често исказују у форми: ако је тачна претпоставка, онда је тачан закључак.
Доказ тврђења је расуђивање којим се од претпоставке, коришћењем познатих дефиниција и доказаних тврђења, долази до закључка.
Дефиниција представља увођење новог математичког објекта помоћу раније познатих објеката (нпр. "Четвороугао чије су наспрамне странице паралелне јесте паралелограм").

Задаци за вежбање

Лак: Дат је правоугли троугао \( ABC \) са правим углом код темена \( C \). Где се налази ортоцентар овог троугла?
Код правоуглог троугла, ортоцентар се увек поклапа са теменом правог угла тог троугла.
Одговор: Ортоцентар се налази у темену \( C \).
Средњи: Тежишна дуж \( AA_1 \) троугла \( ABC \) има дужину \( 18 \text{ cm} \). Ако је \( T \) тежиште тог троугла, одреди дужине дужи \( AT \) и \( TA_1 \).
Тежиште дели тежишну дуж у размери \( 2 : 1 \) почевши од темена, па важи \( AT = 2 \cdot TA_1 \).
Укупна дужина је \( AA_1 = AT + TA_1 = 3 \cdot TA_1 \).
\( 3 \cdot TA_1 = 18 \text{ cm} \Rightarrow TA_1 = 6 \text{ cm} \).
Дужина \( AT \) је дупло већа: \( AT = 2 \cdot 6 = 12 \text{ cm} \).
Одговор: \( AT = 12 \text{ cm} \) и \( TA_1 = 6 \text{ cm} \).
Тежак: Код произвољног троугла растојање између ортоцентра \( H \) и центра описане кружнице \( O \) износи \( 15 \text{ cm} \). Израчунај растојање од тежишта \( T \) до центра описане кружнице \( O \).
Тачке \( H \), \( T \) и \( O \) припадају Ојлеровој правој. Тежиште \( T \) се налази између тачака \( H \) и \( O \), тако да важи \( HO = HT + TO \).
Према правилу Ојлерове праве важи: \( HT = 2 \cdot TO \).
Заменом овог односа у прву једначину добијамо: \( HO = 2 \cdot TO + TO = 3 \cdot TO \).
\( 3 \cdot TO = 15 \text{ cm} \Rightarrow TO = 5 \text{ cm} \).
Одговор: Растојање од тежишта до центра описане кружнице је \( 5 \text{ cm} \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: