Изабери решење задатка:

Задатак 4

Кратко решење

\( AB \perp CD \implies \angle AOC = \angle COB = \angle BOD = \angle DOA = 90^\circ \) Кружница са центром O и полупречником 2 cm. Означен је хоризонтални пречник AB. Нормално на њега конструисан је пречник CD (симетрала дужи AB). Конструисане су симетрале правих углова, чиме су добијени пречници EF и GH. Кружница је подељена на 8 једнаких лукова тачкама A, F, C, E, B, G, D, H. \( \varphi_4 = \frac{360^\circ}{4} = 90^\circ \implies ACBD \text{ је квадрат} \) Симетрале правих углова деле пун угао на \( 8 \) једнаких углова: \( \varphi_8 = \frac{90^\circ}{2} = 45^\circ = \frac{360^\circ}{8} \) Тачке деле кружницу на \( 8 \) једнаких лукова, па чине темена правилног осмоугла и квадрата (правилног четвороугла).

Детаљно решење

Анализа корака конструкције


Кружница са центром O и полупречником 2 cm. Означен је хоризонтални пречник AB. Нормално на њега конструисан је пречник CD (симетрала дужи AB). Конструисане су симетрале правих углова, чиме су добијени пречници EF и GH. Кружница је подељена на 8 једнаких лукова тачкама A, F, C, E, B, G, D, H.
Пратимо кораке које је Љубомир извео: 1. Кружница \( k(O, 2\text{ cm}) \) има центар \( O \). 2. Дуж \( AB \) је пречник, што значи да угао \( \angle AOB = 180^\circ \). 3. Симетрала дужи \( AB \) пролази кроз центар \( O \) и нормална је на пречник \( AB \). Пресечне тачке са кружницом су \( C \) и \( D \), па је \( CD \) такође пречник нормалан на \( AB \). Углови између суседних полупречника су: \[ \angle AOC = \angle COB = \angle BOD = \angle DOA = 90^\circ \] 4. Конструкцијом симетрале угла \( \angle COB \) добија се права која садржи пречник \( EF \). Она дели угао од \( 90^\circ \) на два угла од по \( 45^\circ \), а њен продужетак дели и угао \( \angle AOD = 90^\circ \) на два угла од по \( 45^\circ \). 5. Конструкцијом симетрале угла \( \angle BOD \) добија се права која садржи пречник \( GH \), која такође дели углове \( \angle BOD \) и \( \angle AOC \) на углове од по \( 45^\circ \).

Одређивање правилних многоуглова

Свих 8 тачака \( A, B, C, D, E, F, G, H \) леже на кружници \( k \) и деле је на 8 једнаких лукова, при чему је централни угао над сваким луком: \[ \varphi = \frac{360^\circ}{8} = 45^\circ \] Посматрањем ових тачака или њихових подскупова могу се уочити следећи правилни многоуглови: - Свих 8 тачака заједно чине темена правилног осмоугла, јер деле кружницу на 8 једнаких делова. - Свака друга тачка одређује централни угао од \( 2 \cdot 45^\circ = 90^\circ \), што представља централни угао квадрата (\( \frac{360^\circ}{4} = 90^\circ \)). Према томе, ове тачке могу формирати квадрат (правилан четвороугао). На пример, четвороугао \( ACBD \) је квадрат, као и четвороугао формиран од преостале 4 тачке. Закључујемо да тачке чине темена квадрата и правилног осмоугла.

Кратак запис решења:

\( \angle COB = 90^\circ \implies \varphi_4 = 90^\circ \implies \text{квадрат} \) \( \varphi_8 = \frac{90^\circ}{2} = 45^\circ = \frac{360^\circ}{8} \implies \text{правилан осмоугао} \) Тачке чине темена квадрата и правилног осмоугла.

Најважније из лекције

  • Карактеристични троугао: Једнакокраки троугао где је основица \( a \) (страница), краци \( R \) (описана кружница), висина \( r \) (уписана кружница).
  • Ако је дато \( a \): Користи се УСУ конструкција карактеристичног троугла. Угао на основици је \( \frac{1}{2}\alpha_n \) (где је \( \alpha_n \) унутрашњи угао).
  • Ако је дато \( R \): Користи се СУС конструкција. Централни угао је \( \varphi_n = \frac{360^\circ}{n} \).
  • Завршетак конструкције: Опише се кружница полупречника \( R \) и страница \( a \) се шестаром редом наноси по кружници.
Сваки правилни многоугао са \( n \) темена може се разложити на \( n \) подударних карактеристичних троуглова.
Карактеристични троугао је једнакокраки троугао чија је геометрија уско повезана са елементима многоугла.
  • Основица троугла једнака је страници многоугла \( a \).
  • Краци троугла једнаки су полупречнику описане кружнице \( R \).
  • Висина која одговара основици једнака је полупречнику уписане кружнице \( r \).
  • Врх троугла насупрот основици налази се у центру многоугла (тачка \( O \)).
Једнакокраки троугао чија је основица страница многоугла a, краци су полупречници описане кружнице R, а висина која одговара основици је полупречник уписане кружнице r. Теме насупрот основици је центар O.
Ако је позната само страница \( a \), карактеристични троугао се конструише применом УСУ (угао-страница-угао) конструкције. За то је потребно израчунати угао на основици карактеристичног троугла.
Формула за унутрашњи угао правилног многоугла са \( n \) темена: \[ \alpha_n = \frac{(n-2) \cdot 180^\circ}{n} \] Угао на основици карактеристичног троугла износи тачно половину унутрашњег угла: \( \frac{1}{2}\alpha_n \).
Посебан случај (правилни шестоугао): За шестоугао важи \( a = R \), па је карактеристични троугао једнакостраничан. Конструише се лако помоћу ССС конструкције (све три странице су једнаке \( a \)).
Колики је угао на основици карактеристичног троугла правилног осмоугла (\( n=8 \))?
Прво рачунамо унутрашњи угао осмоугла: \( \alpha_8 = \frac{(8-2) \cdot 180^\circ}{8} = \frac{6 \cdot 180^\circ}{8} = 135^\circ \).
Угао на основици је половина тог угла: \( \frac{135^\circ}{2} = 67^\circ 30' \).
Ако је познат полупречник описане кружнице \( R \), користи се СУС (страница-угао-страница) конструкција. Познати су нам краци (\( R \)) и централни угао који они захватају.
Формула за централни угао правилног многоугла са \( n \) темена: \[ \varphi_n = \frac{360^\circ}{n} \]
За правилни дванаестоугао (\( n=12 \)), централни угао је \( \varphi_{12} = \frac{360^\circ}{12} = 30^\circ \). Карактеристични троугао се конструише тако што се нацртају два крака дужине \( R \) који заклапају угао од \( 30^\circ \).
Ако је дат полупречник уписане кружнице \( r \), он представља висину карактеристичног троугла.
Рачуна се половина централног угла: \( \frac{1}{2}\varphi_n = \frac{180^\circ}{n} \).
Конструише се правоугли троугао чија је једна катета \( r \), а налеглом углу одговара израчунати угао \( \frac{1}{2}\varphi_n \) (користи се УСУ конструкција са угловима од \( 90^\circ \) и \( \frac{1}{2}\varphi_n \)).
Добијени правоугли троугао се преслика централном симетријом у односу на подножје висине како би се добио цео карактеристични троугао.
Након што је конструисан карактеристични троугао (и тиме одређени центар \( O \) и дужина странице \( a \)), многоугао се конструише следећим корацима:
Из центра \( O \) описује се кружница полупречником \( R \) (крак карактеристичног троугла).
Једно теме карактеристичног троугла на кружници се узима за почетно теме (\( A_1 \)).
Отвор шестара се подеси на дужину странице \( a \) (основица троугла) и та дужина се редом наноси по кружници како би се добила остала темена.
Добијена темена се редом спајају дужима.
Пажња: Није могуће конструисати сваки правилан многоугао користећи само лењир и шестар. На пример, правилан деветоугао се не може конструисати јер је немогуће конструисати централни угао од \( 40^\circ \).

Задаци за вежбање

Лак: Дат је правилан шестоугао. Колики је његов централни угао, а колики унутрашњи угао?
Централни угао: \( \varphi_6 = \frac{360^\circ}{6} = 60^\circ \).
Унутрашњи угао: \( \alpha_6 = \frac{(6-2) \cdot 180^\circ}{6} = \frac{4 \cdot 180^\circ}{6} = 120^\circ \).
Средњи: Потребно је конструисати правилан многоугао ако је дат полупречник описане кружнице \( R = 4 \text{ cm} \) и познато је да централни угао износи \( 90^\circ \). О ком многоуглу је реч и коју конструкцију троугла ћете применити за његов карактеристични троугао?
Из формуле за централни угао \( \varphi_n = \frac{360^\circ}{n} \) добијамо \( 90^\circ = \frac{360^\circ}{n} \implies n = 4 \). Реч је о правилном четвороуглу (квадрату).
За конструкцију карактеристичног троугла користи се СУС конструкција, јер су познате две странице (\( R=4 \text{ cm}, R=4 \text{ cm} \)) и угао између њих (\( 90^\circ \)).
Тежак: Ученик је конструисао карактеристични троугао једног правилног многоугла. Познато је да је основица троугла \( a = 3 \text{ cm} \), а угао који та основица заклапа са краком износи \( 75^\circ \). Колико темена има тај правилан многоугао?
Угао између основице и крака у карактеристичном троуглу једнак је половини унутрашњег угла многоугла: \( \frac{1}{2}\alpha_n = 75^\circ \).
Одавде следи да је цео унутрашњи угао \( \alpha_n = 150^\circ \).
Користимо формулу за унутрашњи угао: \( \frac{(n-2) \cdot 180^\circ}{n} = 150^\circ \)
\( (n-2) \cdot 180 = 150n \)
\( 180n - 360 = 150n \)
\( 30n = 360 \implies n = 12 \)
Реч је о правилном дванаестоуглу (многоугао има 12 темена).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: