Корице уџбеника

V.7. Површина Кружног Прстена

Изабери решење задатка:

Задатак 4

Кратко решење

Нека је \( a \) страница правилног шестоугла, \( R \) полупречник описаног круга, а \( r = 6\sqrt{3} \text{ cm} \) полупречник уписаног круга. \[ r = \frac{a\sqrt{3}}{2} \] \[ 6\sqrt{3} = \frac{a\sqrt{3}}{2} \Rightarrow 12\sqrt{3} = a\sqrt{3} \Rightarrow a = 12 \text{ cm} \] \[ R = a = 12 \text{ cm} \] Обим жуте фигуре (кружног прстена) \( O_p \) је збир обима кружница: \[ O_p = 2R\pi + 2r\pi = 2\pi(R + r) \] \[ O_p = 2\pi(12 + 6\sqrt{3}) = 12(2 + \sqrt{3})\pi \text{ cm} \] Површина жуте фигуре (кружног прстена) \( P_p \) је разлика површина кругова: \[ P_p = (R^2 - r^2)\pi \] \[ R^2 = 12^2 = 144 \] \[ r^2 = (6\sqrt{3})^2 = 36 \cdot 3 = 108 \] \[ P_p = (144 - 108)\pi = 36\pi \text{ cm}^2 \]

Детаљно решење

Анализа слике и основних података

На слици 7.4 видимо правилни шестоугао \( ABCDEF \). Жута фигура представља кружни прстен који је ограничен описаним и уписаним кругом овог шестоугла. Центар оба круга је исти (центар шестоугла). Дато је да је полупречник уписаног круга \( r = 6\sqrt{3} \text{ cm} \). Наш задатак је да одредимо полупречник описаног круга \( R \), а затим израчунамо обим и површину тог прстена.

Израчунавање странице и полупречника описаног круга

Код правилног шестоугла, полупречник уписаног круга (\( r \)) представља висину једног од шест карактеристичних једнакостраничних троуглова. Веза између странице шестоугла \( a \) и полупречника \( r \) је: \[ r = \frac{a\sqrt{3}}{2} \] Заменом дате вредности \( r = 6\sqrt{3} \) добијамо: \[ 6\sqrt{3} = \frac{a\sqrt{3}}{2} \] Одавде је \( a = \frac{2 \cdot 6\sqrt{3}}{\sqrt{3}} \). Скраћивањем коренова добијамо: \[ a = 12 \text{ cm} \] Код правилног шестоугла, полупречник описаног круга \( R \) једнак је дужини странице шестоугла: \[ R = a = 12 \text{ cm} \]

Израчунавање обима жуте фигуре

Обим кружног прстена (\( O_p \)) једнак је збиру обима описаног круга (\( O_R \)) и обима уписаног круга (\( O_r \)), јер обе кружнице чине границе фигуре: \[ O_p = O_R + O_r = 2R\pi + 2r\pi = 2\pi(R + r) \] Заменом вредности \( R = 12 \) и \( r = 6\sqrt{3} \): \[ O_p = 2\pi(12 + 6\sqrt{3}) \] Извлачењем броја 6 испред заграде: \[ O_p = 12(2 + \sqrt{3})\pi \text{ cm} \]

Израчунавање површине жуте фигуре

Површина кружног прстена (\( P_p \)) је разлика површине већег (описаног) круга и мањег (уписаног) круга: \[ P_p = R^2\pi - r^2\pi = (R^2 - r^2)\pi \] Квадрирамо полупречнике: \[ R^2 = 12^2 = 144 \] \[ r^2 = (6\sqrt{3})^2 = 6^2 \cdot (\sqrt{3})^2 = 36 \cdot 3 = 108 \] Сада израчунавамо површину: \[ P_p = (144 - 108)\pi \] \[ P_p = 36\pi \text{ cm}^2 \]

Кратак запис решења:

\[ r = 6\sqrt{3} = \frac{a\sqrt{3}}{2} \Rightarrow a = 12 \text{ cm} \Rightarrow R = 12 \text{ cm} \] \[ O_p = 2\pi(12 + 6\sqrt{3}) = 12\pi(2 + \sqrt{3}) \text{ cm} \] \[ P_p = (12^2 - (6\sqrt{3})^2)\pi = (144 - 108)\pi = 36\pi \text{ cm}^2 \]

Најважније из лекције

  • Концентрични кругови су кругови са истим центром.
  • Кружни прстен је део равни између два концентрична круга различитих полупречника (\( r_1 > r_2 \)).
  • Површина кружног прстена рачуна се као разлика површина већег и мањег круга: \( P_p = (r_1^2 - r_2^2)\pi \).
  • Обим кружног прстена рачуна се као збир обима већег и мањег круга: \( O_p = 2r_1\pi + 2r_2\pi \).
Концентрични кругови су кругови који припадају истој равни и имају заједнички центар.
Кружни прстен је део већег круга који се налази изван мањег концентричног круга. Одређен је са два концентрична круга полупречника \( r_1 \) и \( r_2 \), при чему је \( r_1 > r_2 \).
Кружни прстен приказан као осенчена област између два концентрична круга са заједничким центром O. Спољашњи круг има полупречник r_1, а унутрашњи круг има полупречник r_2.
Да би кружни прстен постојао, кругови морају имати исти центар и различите полупречнике.
Површина кружног прстена добија се када се од површине већег круга одузме површина мањег круга.
\[ P_p = r_1^2\pi - r_2^2\pi = (r_1^2 - r_2^2)\pi \] где су \( r_1 \) спољашњи, а \( r_2 \) унутрашњи полупречник прстена (\( r_1 > r_2 \)).
Ако су дата два концентрична круга са површинама \( 121\pi \text{ cm}^2 \) и \( 36\pi \text{ cm}^2 \), површина њиховог кружног прстена је: \[ P_p = 121\pi \text{ cm}^2 - 36\pi \text{ cm}^2 = 85\pi \text{ cm}^2 \]
Израчунај површину кружног прстена ако су дати полупречници концентричних кругова \( r_1 = 7\text{ cm} \) и \( r_2 = 5\text{ cm} \).
Примењујемо формулу за површину: \[ P_p = (7^2 - 5^2)\pi \text{ cm}^2 = (49 - 25)\pi \text{ cm}^2 = 24\pi \text{ cm}^2 \] Одговор: Површина је \( 24\pi \text{ cm}^2 \).
Границу кружног прстена чине две кружнице (већа и мања). Зато је обим кружног прстена једнак збиру обима тих кругова.
\[ O_p = 2r_1\pi + 2r_2\pi \] где су \( r_1 \) и \( r_2 \) полупречници концентричних кругова (\( r_1 > r_2 \)).
Ако су полупречници кругова \( 10\text{ dm} \) и \( 5\text{ dm} \), обим прстена је: \[ O_p = 2 \cdot 10\pi + 2 \cdot 5\pi = 20\pi + 10\pi = 30\pi \text{ dm} \]
Ако је обим већег круга \( 16\pi \text{ cm} \), а мањег \( 6\pi \text{ cm} \), колики је обим кружног прстена који они формирају?
Како је обим кружног прстена једнак збиру обима кругова који га чине: \[ O_p = O_1 + O_2 = 16\pi \text{ cm} + 6\pi \text{ cm} = 22\pi \text{ cm} \]

Задаци за вежбање

Лак: Израчунај површину и обим кружног прстена који је одређен концентричним круговима чији су полупречници \( 8\text{ cm} \) и \( 6\text{ cm} \).
Површина: \[ P_p = (8^2 - 6^2)\pi = (64 - 36)\pi = 28\pi \text{ cm}^2 \] Обим: \[ O_p = 2 \cdot 8\pi + 2 \cdot 6\pi = 16\pi + 12\pi = 28\pi \text{ cm} \]
Средњи: Површина кружног прстена је \( 75\pi \text{ dm}^2 \). Спољашњи полупречник има дужину \( 10\text{ dm} \). Израчунај дужину унутрашњег полупречника тог кружног прстена.
Користимо формулу \( P_p = P_1 - P_2 \), где је \( P_1 \) површина већег круга. \[ 75\pi = 10^2\pi - r_2^2\pi \] \[ 75\pi = 100\pi - r_2^2\pi \] \[ r_2^2\pi = 100\pi - 75\pi = 25\pi \] \[ r_2^2 = 25 \implies r_2 = 5\text{ dm} \] Одговор: Дужина унутрашњег полупречника је \( 5\text{ dm} \).
Тежак: Кружни прстен одређен је описаним и уписаним кругом једнакостраничног троугла чија је страница \( a = 6\sqrt{3}\text{ cm} \). Одреди површину тог кружног прстена.
Прво рачунамо полупречник описаног (\( R \)) и уписаног (\( r \)) круга једнакостраничног троугла: \[ R = \frac{a\sqrt{3}}{3} = \frac{6\sqrt{3} \cdot \sqrt{3}}{3} = \frac{18}{3} = 6\text{ cm} \] \[ r = \frac{a\sqrt{3}}{6} = \frac{6\sqrt{3} \cdot \sqrt{3}}{6} = \frac{18}{6} = 3\text{ cm} \] Површина кружног прстена је: \[ P_p = R^2\pi - r^2\pi = 6^2\pi - 3^2\pi = 36\pi - 9\pi = 27\pi \text{ cm}^2 \] Одговор: Површина прстена је \( 27\pi \text{ cm}^2 \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: