Изабери решење задатка:

Задатак 5

Кратко решење

\( 2R = 4\text{ cm} \implies R = 2\text{ cm} \) \( a = R = 2\text{ cm} \) \( r_u = \frac{a\sqrt{3}}{6} = \frac{2\sqrt{3}}{6}\text{ cm} = \frac{\sqrt{3}}{3}\text{ cm} \) Нацртај кружницу са центром \( O \) полупречника \( 2\text{ cm} \). Конструиши уписани правилни шестоугао спајањем суседних тачака добијених узастопним преношењем полупречника \( 2\text{ cm} \) по кружници. Спој сва темена шестоугла са центром \( O \) тако да се добије шест једнакостраничних троуглова. У сваком од шест троуглова конструиши уписану кружницу чији је центар у пресеку висина (симетрала углова) тог троугла. Кораци конструкције: 1. \( k(O, R = 2\text{ cm}) \) 2. \( A_1 \in k \) 3. \( k_1(A_1, 2\text{ cm}) \cap k = \{A_2, A_6\} \) 4. На исти начин шестаром одредити \( A_3, A_4, A_5 \) тако да је \( A_iA_{i+1} = 2\text{ cm} \) 5. Конструисати дужи \( A_1A_2, A_2A_3, A_3A_4, A_4A_5, A_5A_6, A_6A_1 \) и дужи \( OA_1, OA_2, OA_3, OA_4, OA_5, OA_6 \) 6. За сваки од троуглова \( \triangle OA_iA_{i+1} \) одредити центар \( S_i \) као пресек висина/симетрала углова 7. Конструисати кружнице \( k_i(S_i, r_u) \) уписане у троуглове за \( i \in \{1, 2, 3, 4, 5, 6\} \)

Детаљно решење

Анализа скице

Са слике 8.5 видимо: 1. Спољашња кружница има пречник \( 4\text{ cm} \), што значи да је њен полупречник: \[ R = \frac{4\text{ cm}}{2} = 2\text{ cm} \] 2. У ту кружницу уписан је правилни шестоугао, чија су темена на кружници, а дужина странице је једнака полупречнику описане кружнице: \[ a = R = 2\text{ cm} \] Правилни шестоугао се састоји од шест подударних једнакостраничних карактеристичних троуглова са заједничким теменом у центру \( O \). 3. У сваки од шест једнакостраничних троуглова странице \( a = 2\text{ cm} \) уписана је кружница. Полупречник \( r_u \) уписане кружнице у једнакостранични троугао странице \( a \) једнак је: \[ r_u = \frac{a\sqrt{3}}{6} \] Центри ових шест уписаних кружница представљају тежишта (која се поклапају са центрима уписаних кружница) сваког од шест карактеристичних троуглова.
Нацртај кружницу са центром \( O \) полупречника \( 2\text{ cm} \). Конструиши уписани правилни шестоугао спајањем суседних тачака добијених узастопним преношењем полупречника \( 2\text{ cm} \) по кружници. Спој сва темена шестоугла са центром \( O \) тако да се добије шест једнакостраничних троуглова. У сваком од шест троуглова конструиши уписану кружницу чији је центар у пресеку висина (симетрала углова) тог троугла.

План конструкције

1. Конструисати кружницу \( k(O, 2\text{ cm}) \). 2. На кружници \( k \) изабрати произвољну тачку \( A_1 \) и отвором шестара од \( 2\text{ cm} \) одредити узастопна темена \( A_2, A_3, A_4, A_5, A_6 \). 3. Повезати темена са центром \( O \) (дужи \( OA_1, OA_2, \dots, OA_6 \)) и међусобно (\( A_1A_2, A_2A_3, \dots, A_6A_1 \)), чиме добијамо шест једнакостраничних троуглова. 4. За сваки од 6 троуглова конструисати симетрале најмање два угла (или симетрале страница) како би се одредио центар уписане кружнице \( S_i \) (\( i=1, 2, \dots, 6 \)). 5. Из центра \( S_i \) спустити нормалу на било коју страницу троугла да се одреди полупречник уписане кружнице \( r_u \), а затим конструисати уписану кружницу у сваком од 6 троуглова.

Кратак запис решења:

\( R = 2\text{ cm} \), \( a = 2\text{ cm} \), \( r_u = \frac{a\sqrt{3}}{6} \) 1. \( k(O, 2\text{ cm}) \) 2. Темена \( A_1, \dots, A_6 \) наносити отвором шестара \( 2\text{ cm} \) 3. Спојити темена међусобно и са \( O \) 4. Конструисати уписане кружнице у свих 6 једнакостраничних троуглова

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: