Корице уџбеника

IV.9. Обим И Површина Многоуглова

Изабери решење задатка:

Задатак 4

Кратко решење

Нека је \( a_A = 2\text{ cm} \) страница шестоугла \( A_1 A_2 A_3 A_4 A_5 A_6 \), а \( a_B \) страница шестоугла \( B_1 B_2 B_3 B_4 B_5 B_6 \). Страница \( a_B \) је једнака висини карактеристичног троугла почетног шестоугла, односно половини краће дијагонале: \[ a_B = \frac{a_A \sqrt{3}}{2} = \frac{\cancel{2}^1 \sqrt{3}}{\cancel{2}_1} = \sqrt{3}\text{ cm} \] Обим шестоугла \( B_1 B_2 B_3 B_4 B_5 B_6 \): \[ O_B = 6 \cdot a_B = 6 \cdot \sqrt{3} = 6\sqrt{3}\text{ cm} \] Површина шестоугла \( B_1 B_2 B_3 B_4 B_5 B_6 \): \[ P_B = \frac{3 a_B^2 \sqrt{3}}{2} = \frac{3 \cdot (\sqrt{3})^2 \cdot \sqrt{3}}{2} = \frac{3 \cdot 3 \cdot \sqrt{3}}{2} = \frac{9\sqrt{3}}{2} = 4,5\sqrt{3}\text{ cm}^2 \]

Детаљно решење

Анализа положаја темена новог шестоугла

Да бисмо решили задатак, прво морамо да уочимо везу између страница већег правилног шестоугла \( A_1 A_2 A_3 A_4 A_5 A_6 \) и мањег шестоугла \( B_1 B_2 B_3 B_4 B_5 B_6 \). Дато је да су тачке \( B_1, B_2, \dots, B_6 \) средишта страница шестоугла \( A \). У правилном шестоуглу, дуж која спаја средишта две суседне странице заправо је страница новог правилног шестоугла чија је дужина једнака половини краће дијагонале почетног шестоугла.

Израчунавање странице мањег шестоугла

Означимо страницу почетног шестоугла са \( a_A = 2\text{ cm} \). Краћа дијагонала тог шестоугла израчунава се по формули: \[ d_2 = a_A \sqrt{3} \] \[ d_2 = 2\sqrt{3}\text{ cm} \] Страница мањег шестоугла \( a_B \) (нпр. дуж \( B_1 B_2 \)) јесте заправо дуж која спаја средишта страница \( A_1 A_2 \) и \( A_2 A_3 \). Разматрајући троугао \( \triangle B_1 A_2 B_2 \), где је \( A_2 B_1 = A_2 B_2 = 1\text{ cm} \) (половине страница \( a \)) и угао код темена \( A_2 \) износи \( 120^\circ \), дужина \( B_1 B_2 \) одговара висини карактеристичног троугла помноженој са два, што је заправо формула за краћу дијагоналу правилног шестоугла странице \( \frac{a}{2} \). Дакле, страница мањег шестоугла је: \[ a_B = \frac{a_A \sqrt{3}}{2} \] \[ a_B = \frac{\cancel{2}^1 \sqrt{3}}{\cancel{2}_1} \] \[ a_B = \sqrt{3}\text{ cm} \]

Израчунавање обима шестоугла \( B_1 B_2 B_3 B_4 B_5 B_6 \)

Обим правилног шестоугла рачунамо множењем странице са бројем страница (\( n=6 \)): \[ O_B = 6 \cdot a_B \] \[ O_B = 6 \cdot \sqrt{3} \] \[ O_B = 6\sqrt{3}\text{ cm} \]

Израчунавање површине шестоугла \( B_1 B_2 B_3 B_4 B_5 B_6 \)

Површину правилног шестоугла израчунавамо користећи формулу: \[ P_B = \frac{3 a_B^2 \sqrt{3}}{2} \] Замењујемо \( a_B = \sqrt{3}\text{ cm} \): \[ P_B = \frac{3 \cdot (\sqrt{3})^2 \cdot \sqrt{3}}{2} \] Знамо да је \( (\sqrt{3})^2 = 3 \): \[ P_B = \frac{3 \cdot 3 \cdot \sqrt{3}}{2} \] \[ P_B = \frac{9\sqrt{3}}{2}\text{ cm}^2 \] У децималном запису ово износи: \[ P_B = 4,5\sqrt{3}\text{ cm}^2 \]

Кратак запис решења:

\( a_A = 2\text{ cm} \implies a_B = \frac{a_A \sqrt{3}}{2} = \frac{2\sqrt{3}}{2} = \sqrt{3}\text{ cm} \) \( O_B = 6 \cdot a_B = 6\sqrt{3}\text{ cm} \) \( P_B = \frac{3 \cdot a_B^2 \sqrt{3}}{2} = \frac{3 \cdot 3 \cdot \sqrt{3}}{2} = 4,5\sqrt{3}\text{ cm}^2 \)

Најважније из лекције

  • Обим било ког многоугла је збир дужина свих његових страница. За правилне многоуглове: \( O = n \cdot a \).
  • Површина многоугла са уписаном кружницом може се израчунати преко обима \( O \) и полупречника уписане кружнице \( r \): \( P = \frac{r \cdot O}{2} \).
  • Површина правилног шестоугла са страницом \( a \) (код кога важи и \( a = R \)) рачуна се по формули: \( P = \frac{3a^2\sqrt{3}}{2} \).
Обим многоугла јесте збир дужина свих страница тог многоугла.
За правилан многоугао који има \( n \) једнаких страница дужине \( a \), обим се рачуна по формули: \[ O = n \cdot a \]
Ако су странице неправлиног петоугла \( 3 \text{ cm} \), \( 4 \text{ cm} \), \( 13 \text{ cm} \), \( 9 \text{ cm} \) и \( 15 \text{ cm} \), његов обим је збир свих страница: \( O = 3 + 4 + 13 + 9 + 15 = 44 \text{ cm} \).
Полупречник описане кружнице правилног шестоугла је \( R = 2 \text{ cm} \). Израчунај обим тог шестоугла.
Код правилног шестоугла, дужина странице једнака је полупречнику описане кружнице, односно \( a = R = 2 \text{ cm} \).
Обим правилног шестоугла је: \( O = 6 \cdot a = 6 \cdot 2 \text{ cm} = 12 \text{ cm} \).
Површина неке фигуре која се састоји од делова који се не преклапају једнака је збиру површина тих делова. Ако у многоугао можемо уписати кружницу, можемо га поделити на мање троуглове чија је висина управо полупречник уписане кружнице.
Многоугао (нпр. неправилан петоугао или троугао) са уписаном кружницом полупречника r. Центар кружнице је спојен дужима са свим теменима многоугла, чиме је многоугао подељен на мање троуглове. Висина сваког од тих троуглова је полупречник r.
Површина многоугла чији је обим \( O \) и у који се може уписати кружница полупречника дужине \( r \) рачуна се као: \[ P = \frac{r \cdot O}{2} \]
Страница ромба је \( a = 5 \text{ cm} \), а полупречник уписане кружнице је \( r = 1,5 \text{ cm} \). Израчунај површину тог ромба.
Прво рачунамо обим ромба (који је правилан четвороугао по питању страница):
\( O = 4 \cdot a = 4 \cdot 5 \text{ cm} = 20 \text{ cm} \).
Затим рачунамо површину:
\( P = \frac{r \cdot O}{2} = \frac{1,5 \text{ cm} \cdot 20 \text{ cm}}{2} = 15 \text{ cm}^2 \).
Сваки правилан многоугао са \( n \) темена може се разложити на \( n \) једнаких карактеристичних троуглова. Површина правилног многоугла једнака је збиру површина тих троуглова.
Површина правилног многоугла који има \( n \) страница дужине \( a \) и полупречник уписане кружнице \( r \) јесте: \[ P = n \cdot \frac{a \cdot r}{2} \]
У табели су приказане формуле за полупречник уписане кружнице и површину за три најпознатија правилна многоугла:
Многоугао Једнакостранични троугао (\( n=3 \)) Квадрат (\( n=4 \)) Правилни шестоугао (\( n=6 \))
Полупречник уписане кружнице (\( r \)) \( \frac{a\sqrt{3}}{6} \) \( \frac{a}{2} \) \( \frac{a\sqrt{3}}{2} \)
Површина (\( P \)) \( \frac{a^2\sqrt{3}}{4} \) \( a^2 \) \( \frac{3a^2\sqrt{3}}{2} \)
Израчунај површину правилног шестоугла ако је полупречник описане кружнице \( R = 4 \text{ cm} \).
Код правилног шестоугла страница је једнака полупречнику описане кружнице: \( a = R = 4 \text{ cm} \).
Користећи формулу из табеле:
\( P = \frac{3a^2\sqrt{3}}{2} = \frac{3 \cdot (4 \text{ cm})^2 \cdot \sqrt{3}}{2} = \frac{3 \cdot 16 \cdot \sqrt{3}}{2} = 24\sqrt{3} \text{ cm}^2 \).

Задаци за вежбање

Лак: Израчунај обим правилног осмоугла ако је дужина једне његове странице \( a = 7 \text{ cm} \).
Правилни осмоугао има \( n = 8 \) једнаких страница.
\( O = n \cdot a = 8 \cdot 7 \text{ cm} = 56 \text{ cm} \).
Средњи: Странице троугла су \( a = 6 \text{ cm}, b = 8 \text{ cm} \) и \( c = 10 \text{ cm} \). Ако је полупречник уписане кружнице у тај троугао \( r = 2 \text{ cm} \), израчунај површину троугла.
Прво рачунамо обим троугла:
\( O = a + b + c = 6 + 8 + 10 = 24 \text{ cm} \).
Затим примењујемо формулу за површину преко полупречника уписане кружнице:
\( P = \frac{r \cdot O}{2} = \frac{2 \text{ cm} \cdot 24 \text{ cm}}{2} = 24 \text{ cm}^2 \).
Тежак: Површина квадрата је \( 144 \text{ cm}^2 \). Одреди обим тог квадрата и полупречник његове уписане кружнице.
Из површине квадрата добијамо дужину странице:
\( P = a^2 \implies a^2 = 144 \implies a = 12 \text{ cm} \).
Обим квадрата је:
\( O = 4 \cdot a = 4 \cdot 12 \text{ cm} = 48 \text{ cm} \).
Полупречник уписане кружнице квадрата је половина странице:
\( r = \frac{a}{2} = \frac{12 \text{ cm}}{2} = 6 \text{ cm} \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: