Корице уџбеника

25. Задаци

Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

1) Слика ситуације у простору: Нацртај две равни, \( \alpha \) и \( \beta \), представљене као коси паралелограми у 3D перспективи.
Раван \( \alpha \) постави као доњу, благо нагнуту раван, делујући као да је више хоризонтална. Обоји је светлом нијансом сиве боје.
Раван \( \beta \) постави као горњу, нагнуту раван, делујући као да је више вертикална и продире кроз раван \( \alpha \). Обоји је нешто тамнијом нијансом сиве боје да се разликује од \( \alpha \).
Равни се секу дуж заједничке праве \( c \). Права \( c \) треба да буде линија која пролази кроз средишњи део обе равни, формирајући њихов пресек, и треба да буде нацртана као пуна линија. Делови равни који су скривени иза друге равни (тј. делови паралелограма који би били невидљиви из перспективе посматрача) треба да буду нацртани испрекиданом линијом.
На правој \( c \) обележи тачку \( C \) која се налази приближно на средини видљивог дела праве \( c \).
Нацртај праву \( q \) која није паралелна ниједној од равни \( \alpha \) и \( \beta \), нити правој \( c \).
Права \( q \) треба да се види како долази из простора изнад равни \( \alpha \), затим пролази кроз раван \( \alpha \) у тачки \( A \). Тачка \( A \) треба да буде јасно унутар површине паралелограма који представља раван \( \alpha \), али не на пресечној правој \( c \).
Након тога, права \( q \) наставља између равни \( \alpha \) и \( \beta \), а затим пролази кроз раван \( \beta \) у тачки \( B \). Тачка \( B \) треба да буде јасно унутар површине паралелограма који представља раван \( \beta \), али не на пресечној правој \( c \) и различита од тачке \( A \).
Права \( q \) треба да се настави у простор испод равни \( \beta \).
Делови праве \( q \) који су скривени (тј. унутар равни или иза равни) треба да буду нацртани испрекиданом линијом, док видљиви делови треба да буду пуном линијом.
Обележи све елементе: равни \( \alpha \) и \( \beta \), праве \( c \) и \( q \), и тачке \( A, B, C \) јасним натписима, постављајући их тако да буду лако читљиви и да не преклапају друге елементе цртежа. 2) Анализа последица: - \( p(A, B, C) \cap \alpha = p(A, C) \) \( A \in \alpha, C \in c \subset \alpha \Rightarrow p(A, C) \subset \alpha \) \( A, C \in p(A, B, C) \cap \alpha \Rightarrow p(A, B, C) \cap \alpha = p(A, C) \) (Тачно) - Праве \( c \) и \( q \) су мимоилазне. \( q = p(A, B), A \in \alpha \setminus c, B \in \beta \setminus c \) Праве немају заједничких тачакa и нису паралелне. (Тачно) - \( C \in q \) Тачка \( C \) је произвољна на \( c \), док је \( q \) одређена тачкама \( A \) и \( B \) ван \( c \). (Нетачно) - Права \( q \) не припада ни равни \( \alpha \) ни равни \( \beta \). \( q \cap \alpha = \{A\}, q \cap \beta = \{B\}, A \neq B \Rightarrow q \not\subset \alpha, q \not\subset \beta \) (Тачно)

Детаљно решење

Овај задатак захтева примену основних аксиома инциденције и анализу међусобних положаја тачака, правих и равни у простору.

1) Цртање слике

На основу текста задатка, потребно је визуализовати две равни које се секу и праву која пролази кроз њих.
Нацртај две равни, \( \alpha \) и \( \beta \), представљене као коси паралелограми у 3D перспективи. Раван \( \alpha \) постави као доњу, благо нагнуту раван, делујући као да је више хоризонтална. Обоји је светлом нијансом сиве боје. Раван \( \beta \) постави као горњу, нагнуту раван, делујући као да је више вертикална и продире кроз раван \( \alpha \). Обоји је нешто тамнијом нијансом сиве боје да се разликује од \( \alpha \). Равни се секу дуж заједничке праве \( c \). Права \( c \) треба да буде линија која пролази кроз средишњи део обе равни, формирајући њихов пресек, и треба да буде нацртана као пуна линија. Делови равни који су скривени иза друге равни (тј. делови паралелограма који би били невидљиви из перспективе посматрача) треба да буду нацртани испрекиданом линијом. На правој \( c \) обележи тачку \( C \) која се налази приближно на средини видљивог дела праве \( c \). Нацртај праву \( q \) која није паралелна ниједној од равни \( \alpha \) и \( \beta \), нити правој \( c \). Права \( q \) треба да се види како долази из простора изнад равни \( \alpha \), затим пролази кроз раван \( \alpha \) у тачки \( A \). Тачка \( A \) треба да буде јасно унутар површине паралелограма који представља раван \( \alpha \), али не на пресечној правој \( c \). Након тога, права \( q \) наставља између равни \( \alpha \) и \( \beta \), а затим пролази кроз раван \( \beta \) у тачки \( B \). Тачка \( B \) треба да буде јасно унутар површине паралелограма који представља раван \( \beta \), али не на пресечној правој \( c \) и различита од тачке \( A \). Права \( q \) треба да се настави у простор испод равни \( \beta \). Делови праве \( q \) који су скривени (тј. унутар равни или иза равни) треба да буду нацртани испрекиданом линијом, док видљиви делови треба да буду пуном линијом. Обележи све елементе: равни \( \alpha \) и \( \beta \), праве \( c \) и \( q \), и тачке \( A, B, C \) јасним натписима, постављајући их тако да буду лако читљиви и да не преклапају друге елементе цртежа.

2) Анализа понуђених тврђења

Испитивање тврђења \( p(A, B, C) \cap \alpha = p(A, C) \)

Раван \( p(A, B, C) \) је одређена са три неколинеарне тачке \( A \), \( B \) и \( C \). Тачке \( A \) и \( C \) по претпоставци припадају равни \( \alpha \) (\( A \) је продор, а \( C \in c \subset \alpha \)). Ако две тачке праве \( p(A, C) \) припадају равни \( \alpha \), онда цела права \( p(A, C) \) припада тој равни. Пресек двеју равни које се секу је права, а како су \( A \) и \( C \) заједничке тачке равни \( \alpha \) и равни одређене тачкама \( A, B, C \), њихов пресек је управо права која их спаја. Тврђење је тачно.

Испитивање тврђења: Праве \( c \) и \( q \) су мимоилазне

Права \( q \) садржи тачку \( A \) (која је у \( \alpha \), али ван \( c \)) и тачку \( B \) (која је у \( \beta \), али ван \( c \)). Да би се праве \( c \) и \( q \) секле, морале би имати заједничку тачку. Та заједничка тачка би морала да припада и правој \( c \) (која је пресек равни) и правој \( q \). Међутим, продори \( A \) и \( B \) су по претпоставци различите тачке ван праве \( c \). Како права \( q \) продире равни у тачкама које нису на њиховој пресечној правој, она не може сећи праву \( c \), нити бити паралелна са њом у истој равни. Тврђење је тачно.

Испитивање тврђења \( C \in q \)

Тачка \( C \) је произвољна тачка на правој \( c \). Права \( q \) је одређена тачкама \( A \) и \( B \). Нема претпоставке која би приморала тачку \( C \) да лежи на правој \( q \). Штавише, ако би \( C \) припадало \( q \), онда би права \( q \) имала три продора или би лежала у равнима, што је у супротности са тиме да су \( A \) и \( B \) једини продори. Тврђење није тачно.

Испитивање тврђења: Права \( q \) не припада ни равни \( \alpha \) ни равни \( \beta \)

Да би права припадала равни, све њене тачке морају припадати тој равни. По претпоставци, права \( q \) "продире" равни. То значи да она има само једну заједничку тачку са сваком равни (тачку \( A \) са \( \alpha \) и тачку \( B \) са \( \beta \)). Пошто је \( A \neq B \), тачка \( B \) не припада равни \( \alpha \), па права \( q \) не може цела лежати у \( \alpha \). Исто важи и за раван \( \beta \). Тврђење је тачно.

Кратак запис решења:

1) 2) - \( p(A, B, C) \cap \alpha = p(A, C) \): ТАЧНО (јер \( A, C \in \alpha \)) - Праве \( c \) и \( q \) су мимоилазне: ТАЧНО (немају заједничких тачака и нису компланарне) - \( C \in q \): НЕТАЧНО - Права \( q \) не припада ни \( \alpha \) ни \( \beta \): ТАЧНО (јер је продире у једној тачки)

Најважније из лекције

Кључни концепти простора: Раван је јединствено одређена помоћу три неколинеарне тачке, праве и тачке ван ње, или две праве које се секу/су паралелне.
Односи правих: Праве могу да се секу (једна заједничка тачка), буду паралелне (немају пресек, иста раван) или мимоилазне (немају пресек, различите равни).
Фигуре: Конвексна фигура увек у себи садржи дуж која спаја било које њене две тачке. Број дијагонала \( n \)-тоугла је \( \frac{n(n-3)}{2} \), а збир унутрашњих углова \( (n-2) \cdot 180^\circ \).
Основни геометријски објекти су тачке (\( A, B, C \dots \)), праве (\( a, b, c \dots \)) и равни (\( \alpha, \beta, \gamma \dots \)).
Тачке су колинеарне ако припадају истој правој, а компланарне ако припадају истој равни.
Одређеност равни: Раван је јединствено одређена ако је задато једно од следећег:
  • Три неколинеарне тачке.
  • Права и једна тачка која јој не припада.
  • Две праве које се секу.
  • Две паралелне праве.
Број правих одређених скупом од \( n \) тачака (\( n \ge 2 \)), где не постоје три колинеарне: \[ \frac{n(n-1)}{2} \] Број равни одређених скупом од \( n \) тачака (\( n \ge 3 \)), где не постоје четири компланарне: \[ \frac{n(n-1)(n-2)}{6} \]
Равни могу бити паралелне (немају заједничких тачака) или се сећи (пресек је једна права). Права и раван могу бити паралелне или се сећи у једној тачки (тачка продора).
Међусобни положај две праве Број заједничких тачака Припадају истој равни?
Праве се секу Тачно 1 (\( a \cap b = \{P\} \)) Да
Паралелне праве 0 (\( a \parallel b \)) Да
Мимоилазне праве 0 (\( a \nparallel b \)) Не
Аксиома паралелности: За сваку праву \( p \) и тачку \( A \) која јој не припада постоји јединствена права \( q \) која садржи тачку \( A \) и паралелна је са правом \( p \).
Паралелност је симетрична (\( a \parallel b \Rightarrow b \parallel a \)) и транзитивна (\( a \parallel b \) и \( b \parallel c \Rightarrow a \parallel c \)). Свака права и раван је паралелна сама са собом.
Однос "између" описује распоред тачака на правој. Ако је тачка \( B \) између тачака \( A \) и \( C \), то записујемо као \( A-B-C \).
Дуж \( AB \) чине тачке \( A \) и \( B \) (крајеви) заједно са свим тачкама које се налазе између њих.
Полуправа је део праве који чине једна њена тачка (почетак) и све тачке праве са исте стране те тачке.
Полураван је део равни који чине једна права (гранична права) и све тачке равни са исте стране те праве.
Пашова теорема: Ако у равни имамо троугао \( ABC \) и праву \( p \) која не садржи ниједно његово теме, а сече једну страницу (нпр. \( BC \)), онда она мора сећи тачно још једну од преостале две странице (или \( AB \) или \( AC \)), и не може сећи обе.
Геометријска фигура је конвексна ако свака дуж чији крајеви припадају фигури у потпуности лежи унутар те фигуре. У супротном је неконвексна.
Илустрација разлике између конвексне и неконвексне фигуре. На левој страни, прикажи конвексну фигуру у облику елипсе, означену као 'Конвексна фигура'. Унутар елипсе нацртај две тачке, P1 и P2, и спој их дужом. Јасно истакни да је цела дуж P1P2 у потпуности унутар граница елипсе. На десној страни, прикажи неконвексну фигуру у облику латиничног слова 'Ц', означену као 'Неконвексна фигура'. Унутар 'Ц' фигуре нацртај две тачке, Q1 и Q2, и спој их дужом. Јасно истакни да део дужи Q1Q2 излази ван граница 'Ц' фигуре, демонстрирајући неконвексност.
Пресек било које две конвексне фигуре је увек конвексна фигура.
Угао је фигура коју чини угаона линија (две полуправе са заједничким почетком) и један од делова равни на које та линија дели раван.
Многоугао (полигон) је унија затворене изломљене многоугаоне линије и њене унутрашњости. Дуж која спаја несуседна темена многоугла зове се дијагонала.
За сваки конвексни \( n \)-тоугао важи:
Укупан број дијагонала: \( D_n = \frac{n(n - 3)}{2} \)
Збир унутрашњих углова: \( S_n = (n-2) \cdot 180^\circ \)

Задаци за вежбање

Лаки задатак: Израчунајте број дијагонала конвексног десетоугла (\( n = 10 \)).
Примењујемо формулу за број дијагонала: \( D_n = \frac{n(n - 3)}{2} \).
\( D_{10} = \frac{10(10 - 3)}{2} = \frac{10 \cdot 7}{2} = \frac{70}{2} = 35 \)
Одговор: Десетоугао има 35 дијагонала.
Средњи задатак: Колико правих је одређено са 6 тачака у равни, ако међу њима не постоје три колинеарне тачке?
Сваке две тачке одређују по једну праву. Користимо формулу за број правих одређених са \( n \) тачака (без колинеарних тројки):
Број правих \( = \frac{n(n-1)}{2} \)
За \( n = 6 \): Број правих \( = \frac{6 \cdot 5}{2} = \frac{30}{2} = 15 \).
Одговор: Ове тачке одређују 15 правих.
Тежи задатак: Да ли две праве у простору могу да немају ниједну заједничку тачку, а да ипак нису паралелне? Ако могу, како се оне називају и који је услов за њихово постојање?
Одговор: Да, могу. Такве праве се називају мимоилазне праве.
Основни услов да две праве које се не секу не буду паралелне је да не припадају истој равни (односно, не постоји раван која их обе садржи).
Тежи задатак: Конвексни многоугао има укупно 20 дијагонала. Колики је збир његових унутрашњих углова?
Прво одређујемо број темена \( n \) преко броја дијагонала:
\( \frac{n(n-3)}{2} = 20 \Rightarrow n(n-3) = 40 \)
Решавањем ове једначине налазимо да је \( n = 8 \) (јер је \( 8 \cdot 5 = 40 \)). Ради се о осмоуглу.
Сада рачунамо збир углова по формули \( S_n = (n-2) \cdot 180^\circ \):
\( S_8 = (8-2) \cdot 180^\circ = 6 \cdot 180^\circ = 1080^\circ \)
Одговор: Збир унутрашњих углова тог многоугла је \( 1080^\circ \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: