Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

Нацртај дугачку хоризонталну линију. На њој означи три колинеарне тачке A, B и C, поређане редом слева удесно (A, затим B, затим C). Растојања између тачака треба да буду сразмерна, тако да дуж BC буде приближно 1,75 пута дужа од дужи AB. Изнад дужи AB напиши „4x“, што је њена дужина. Изнад дужи BC напиши „7x“, што је њена дужина. Испод целе дужи AC (од A до C) напиши „11x“, што је укупна дужина. За сваку дужину (AB, BC и AC) користи кратке вертикалне помоћне линије на крајевима и хоризонталну линију са натписом између њих, да се означи докле та дужина иде. Нека је \( x > 0 \) коефицијент пропорционалности. \( AB = 4x \) \( BC = 7x \) \( A - B - C \implies AC = AB + BC = 4x + 7x = 11x \) \( \mathcal{H}_{A,k}(B) = C \implies \vec{AC} = k \cdot \vec{AB} \) Како су \( \vec{AB} \) и \( \vec{AC} \) истог смера, \( k > 0 \):\[ k = \frac{AC}{AB} = \frac{11\cancel{x}^1}{4\cancel{x}_1} = \frac{11}{4} = 2,75 \]

Детаљно решење

Корак 1: Анализа распореда тачака и дужина дужи


Нацртај дугачку хоризонталну линију. На њој означи три колинеарне тачке A, B и C, поређане редом слева удесно (A, затим B, затим C). Растојања између тачака треба да буду сразмерна, тако да дуж BC буде приближно 1,75 пута дужа од дужи AB. Изнад дужи AB напиши „4x“, што је њена дужина. Изнад дужи BC напиши „7x“, што је њена дужина. Испод целе дужи AC (од A до C) напиши „11x“, што је укупна дужина. За сваку дужину (AB, BC и AC) користи кратке вертикалне помоћне линије на крајевима и хоризонталну линију са натписом између њих, да се означи докле та дужина иде.
Тачке \( A, B \) и \( C \) су колинеарне и важи распоред \( A - B - C \). То значи да се тачка \( B \) налази између тачака \( A \) и \( C \), па је дужина целе дужи \( AC \) једнака збиру дужина одсечака: \[ AC = AB + BC \] Дата је размера дужина: \[ AB : BC = 4 : 7 \] Уводимо коефицијент пропорционалности \( x > 0 \), тако да је: \[ AB = 4x \] \[ BC = 7x \] Израчунавамо дужину дужи \( AC \): \[ AC = 4x + 7x = 11x \]

Корак 2: Одређивање коефицијента хомотетије

Према дефиницији хомотетије \( \mathcal{H}_{A,k} \) са центром \( A \) и коефицијентом \( k \), слика тачке \( B \) је тачка \( C \), што се векторски записује као: \[ \vec{AC} = k \cdot \vec{AB} \] Будући да је распоред тачака \( A - B - C \), тачке \( B \) и \( C \) налазе се са исте стране центра хомотетије \( A \). То значи да вектори \( \vec{AB} \) и \( \vec{AC} \) имају исти смер, па је коефицијент хомотетије позитиван (\( k > 0 \)). Вредност коефицијента \( k \) једнака је односу одговарајућих дужина: \[ k = \frac{AC}{AB} \] Уврштавањем вредности добијамо: \[ k = \frac{11\cancel{x}^1}{4\cancel{x}_1} = \frac{11}{4} = 2,75 \]

Кратак запис решења:

\( AB : BC = 4 : 7 \implies AB = 4x, BC = 7x \) \( AC = AB + BC = 4x + 7x = 11x \) \( \vec{AC} = k \cdot \vec{AB} \implies k = \frac{AC}{AB} = \frac{11\cancel{x}^1}{4\cancel{x}_1} = \frac{11}{4} = 2,75 \)

Најважније из лекције

  • Хомотетија \( \mathcal{H}_{O,k} \) дефинисана је релацијом \( \vec{OX'} = k\vec{OX} \).
  • Својства: Дужи се пресликавају у дужи (\( X'Y' = |k|XY \)), праве у паралелне праве, а углови остају подударни. Распоред тачака се чува.
  • Композиција: Две хомотетије са истим центром дају нову хомотетију чији је коефицијент једнак производу почетних коефицијената (\( k = k_1 \cdot k_2 \)).
  • Ојлерова права: Хомотетија у троуглу доказује колинеарност ортоцентра (\( H \)), тежишта (\( T \)) и центра описаног круга (\( O \)), при чему важи \( H - T - O \) и \( HT = 2TO \).
Хомотетија равни са центром \( O \) и коефицијентом \( k \) (\( k \neq 0 \)) је пресликавање које свакој тачки \( X \) додељује тачку \( X' \) такву да важи: \( \vec{OX'} = k\vec{OX} \).
Ознака за хомотетију је \( \mathcal{H}_{O,k} \).
Хомотетија се често назива и перспективна сличност.
Три одвојена дијаграма приказују деловање хомотетије са центром O за различите вредности коефицијента k, где је слика тачке X означена са X'.

Први дијаграм приказује векторе за k > 1. Приказати центар O, оригиналну тачку X, и њену слику X' такву да су тачке O, X и X' колинеарне. X' треба да се налази на истој полуправи као OX и да буде удаљенија од O него X. Приказати векторе $\vec{OX}$ и $\vec{OX'}$ као стрелице које полазе из O, где је дужина $\vec{OX'}$ већа од дужине $\vec{OX}$. Јасно означити тачке O, X, X' и додати текстуалну ознаку 'k > 1' на дијаграму.

Други дијаграм приказује положаје слика тачке X на хоризонталној правој за целобројне вредности коефицијента k. Приказати центар O у координатном почетку, оригиналну тачку X на позитивној хоризонталној оси (нпр. на координати (4,0)). Приказати њене слике, означене као X'_{-2}, X'_{-1}, X'_1, X'_2, X'_3, које одговарају коефицијентима k = -2, -1, 1, 2, 3, респективно. Све тачке O, X и све X'_k морају бити колинеарне на истој хоризонталној правој. Тачка X'_1 треба да се поклапа са X. За k > 0, слике X'_k су на истој полуправи као OX (десно од O ако је X десно од O); за k < 0, слике X'_k су на супротној полуправи у односу на OX (лево од O ако је X десно од O). Дужина дужи OX'_k треба да буде $|k|$ пута дужина дужи OX. Јасно означити све тачке: O, X, X'_{-2}, X'_{-1}, X'_1, X'_2, X'_3.

Трећи дијаграм приказује положаје слика тачке X на хоризонталној правој за фракционалне вредности коефицијента k. Приказати центар O у координатном почетку, оригиналну тачку X на позитивној хоризонталној оси (нпр. на координати (4,0)). Приказати њене слике, означене као X'_{-1/2}, X'_{1/2}, X'_{3/2}, које одговарају коефицијентима k = -1/2, 1/2, 3/2, респективно. Све тачке O, X и све X'_k морају бити колинеарне на истој хоризонталној правој. Тачке X'_{1/2} и X'_{3/2} треба да буду на истој полуправи као OX, док X'_{-1/2} треба да буде на супротној полуправи. Дужина дужи OX'_k треба да буде $|k|$ пута дужина дужи OX. Јасно означити све тачке: O, X, X'_{-1/2}, X'_{1/2}, X'_{3/2}.
Слика било које тачке \( X \) може се једноставно конструисати ако је \( k \) рационалан број (\( k = \pm m/n \)) тако што се дуж \( OX \) подели на \( n \) једнаких делова, а затим се надовеже \( m \) таквих делова од тачке \( O \). Смер зависи од знака броја \( k \).
Ако су \( X' \) и \( Y' \) слике тачака \( X \) и \( Y \) при хомотетији \( \mathcal{H}_{O,k} \), тада важи: \[ \vec{X'Y'} = k\vec{XY} \]
Основна својства пресликавања:
  • Очување распореда: Ако је тачка \( Y \) између \( X \) и \( Z \) (\( X - Y - Z \)), онда је и њена слика \( Y' \) између слика \( X' \) и \( Z' \) (\( X' - Y' - Z' \)).
  • Пресликавање дужи: Хомотетија дуж пресликава у дуж (\( \mathcal{H}_{O,k}(AB) = A'B' \)).
  • Пресликавање правих: Хомотетија праву пресликава у њој паралелну праву (\( p \parallel p' \)).
  • Пресликавање углова: Хомотетијом се угао пресликава у њему подударан угао.
Хомотетија је потпуно одређена ако је познат њен центар \( O \) и слика \( X' \) једне тачке \( X \). Коефицијент се тада рачуна као размера \( k = \vec{OX'} : \vec{OX} \).
Композиције хомотетија са истим центром:
  1. \( \mathcal{H}_{O,k_2} \circ \mathcal{H}_{O,k_1} = \mathcal{H}_{O, k_1 \cdot k_2} \)
  2. \( \mathcal{H}_{O,k} \circ \mathcal{H}_{O,1/k} = \mathcal{E} \) (коинциденција, идентитет)
  3. \( \mathcal{H}_{O,k_2} \circ \mathcal{H}_{O,k_1} = \mathcal{H}_{O,k_1} \circ \mathcal{H}_{O,k_2} \) (комутативност)
Применом хомотетије \( \mathcal{H}_{T,-1/2} \) (где је \( T \) тежиште) на троугао \( \triangle ABC \), добија се троугао чија су темена средишта страница почетног троугла (\( \triangle A'B'C' \)).
Из ове хомотетије произилазе важна својства за сваки троугао:
  • Ортоцентар \( H \) полазног троугла се пресликава у центар описаног круга \( O \).
  • Тачке \( H \), \( T \) и \( O \) су колинеарне (\( H - T - O \)) и важи \( HT = 2TO \). Права која их садржи назива се Ојлерова права.
  • Описани круг око \( \triangle A'B'C' \) назива се Ојлеров круг (или круг девет тачака).
Геометријска конструкција Ојлерове праве и Ојлеровог круга у произвољном троуглу ABC. Приказати ортоцентар (H) као пресек висина, тежиште (T) као пресек тежишних дужи и центар описаног круга (O) као пресек симетрала страница. Нацртати Ојлерову праву која повезује тачке H, T и O, истичући њихову колинеарност и однос дужина дужи HT = 2TO. Затим приказати средишта страница троугла (A', B', C') и медијални троугао A'B'C'. Нацртати Ојлеров круг као описани круг око медијалног троугла A'B'C'. Све тачке A, B, C, A', B', C', H, T, O треба да буду јасно обележене.

Задаци за вежбање

Лак: Тачка \( X' \) је слика тачке \( X \) при хомотетији са центром \( O \) и коефицијентом \( k = 3 \). Ако је дужина дужи \( OX = 5 \text{ cm} \), колика је дужина дужи \( OX' \)?
На основу дефиниције хомотетије важи \( \vec{OX'} = k\vec{OX} \).
Пошто су вектори истог смера (јер је \( k > 0 \)), дужина се рачуна као: \( |OX'| = |k| \cdot |OX| \).
\( |OX'| = 3 \cdot 5 = 15 \text{ cm} \).
Средњи: Дате су две хомотетије са истим центром \( O \): прва има коефицијент \( k_1 = 4 \), а друга коефицијент \( k_2 = -1/2 \). Одредити коефицијент \( k \) резултујуће хомотетије која се добија њиховом композицијом.
Користећи правило за композицију хомотетија са заједничким центром \( \mathcal{H}_{O,k_2} \circ \mathcal{H}_{O,k_1} = \mathcal{H}_{O, k_1 \cdot k_2} \), множимо њихове коефицијенте:
\( k = k_1 \cdot k_2 = 4 \cdot \left(-\frac{1}{2}\right) = -2 \).
Резултујућа хомотетија има коефицијент \( -2 \).
Тежак: У неком троуглу дата је Ојлерова права која садржи ортоцентар \( H \), тежиште \( T \) и центар описаног круга \( O \). Ако је растојање између тежишта и центра описаног круга \( TO = 4 \text{ cm} \), израчунај растојање између ортоцентра и центра описаног круга (\( HO \)).
Из особина које произилазе из хомотетије троугла знамо да је распоред тачака на Ојлеровој правој \( H - T - O \) и да важи однос \( HT = 2TO \).
Прво рачунамо дужину \( HT \):
\( HT = 2 \cdot 4 \text{ cm} = 8 \text{ cm} \).
Пошто је \( T \) између \( H \) и \( O \), укупно растојање \( HO \) је збир дужи \( HT \) и \( TO \):
\( HO = HT + TO = 8 \text{ cm} + 4 \text{ cm} = 12 \text{ cm} \).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: