Корице уџбеника

IV.4. Тежишне Дужи, Тежиште И Ортоцентар Троугла

Изабери решење задатка:

Задатак 5

Кратко решење

Нека је \( c \) хипотенуза, \( t_c \) тежишна дуж која јој одговара, \( H \) ортоцентар и \( T \) тежиште. Код правоуглог троугла \( H \) је теме правог угла, па је растојање \( HT = \frac{2}{3}t_c \). \[ c = 6\sqrt{2} \] \[ t_c = \frac{c}{2} = \frac{6\sqrt{2}}{2} = 3\sqrt{2} \] \[ HT = \frac{2}{3} \cdot t_c = \frac{2}{\cancel{3}_1} \cdot \cancel{3}^1\sqrt{2} = 2\sqrt{2} \]

Детаљно решење

Анализа својстава значајних тачака код правоуглог троугла

Код сваког правоуглог троугла, ортоцентар \( H \) се налази у темену правог угла. Нека је наш троугао \( \triangle ABC \) са правим углом код темена \( C \). Дакле, \( H = C \). Тежиште \( T \) се налази на тежишној дужи која полази из темена правог угла (\( t_c \)) и дели је у односу \( 2:1 \) почевши од темена. То значи да је растојање \( HT \) заправо две трећине дужине тежишне дужи \( t_c \).

Израчунавање дужине тежишне дужи \( t_c \)

Познато својство правоуглог троугла јесте да је тежишна дуж која одговара хипотенузи једнака половини дужине те хипотенузе. Дато нам је да је хипотенуза \( c = 6\sqrt{2} \). Рачунамо дужину тежишне дужи \( t_c \): \[ t_c = \frac{c}{2} = \frac{6\sqrt{2}}{2} = 3\sqrt{2} \]

Израчунавање растојања између тежишта и ортоцентра

Како се ортоцентар \( H \) поклапа са теменом \( C \), растојање \( HT \) је једнако дужини дела тежишне дужи од темена до тежишта. Према теореми о тежишту, тај део износи \( \frac{2}{3} \) укупне дужине тежишне дужи: \[ HT = \frac{2}{3} \cdot t_c \] Замењујемо вредност за \( t_c \): \[ HT = \frac{2}{\cancel{3}_1} \cdot \cancel{3}^1\sqrt{2} \] \[ HT = 2\sqrt{2} \] Дакле, тражено растојање је \( 2\sqrt{2} \).

Кратак запис решења:

\( c = 6\sqrt{2} \Rightarrow t_c = \frac{c}{2} = \frac{6\sqrt{2}}{2} = 3\sqrt{2} \) \( H \) је теме правог угла \(\Rightarrow HT = \frac{2}{3}t_c = \frac{2}{\cancel{3}} \cdot \cancel{3}\sqrt{2} = 2\sqrt{2} \)

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: