Syntetická geometrie II

Podobné dokumenty
Omezíme se jen na lomené čáry, jejichž nesousední strany nemají společný bod. Jestliže A 0 = A n (pro n 2), nazývá se lomená čára uzavřená.

PLANIMETRIE 2 mnohoúhelníky, kružnice a kruh

n =5, potom hledejte obecný vztah. 4.5 Mnohoúhelníky PŘÍKLAD 4.2. Kolik úhlopříček má n úhelník? Vyřešte nejprve pro Obrázek 28: Tangram

Úsečka spojující sousední vrcholy se nazývá strana, spojnice nesousedních vrcholů je úhlopříčka mnohoúhelníku.

Různostranný (obecný) žádné dvě strany nejsou stějně dlouhé. Rovnoramenný dvě strany (ramena) jsou stejně dlouhé, třetí strana je základna

Čtyřúhelník. O b s a h : Čtyřúhelník. 1. Jak definovat čtyřúhelník základní vlastnosti. 2. Názvy čtyřúhelníků Deltoid Tětivový čtyřúhelník

Rozpis výstupů zima 2008 Geometrie

Syntetická geometrie I

5. P L A N I M E T R I E

Konstrukční úlohy. Růžena Blažková, Irena Budínová. Milé studentky, milí studenti,

2. Vyšetřete všechny možné případy vzájemné polohy tří různých přímek ležících v jedné rovině.

Syntetická geometrie I

1. Planimetrie - geometrické útvary v rovině

Klíčová slova: Phytagorova věta, obsahy a obvody rovinných útvarů, úhlopříčky a jejich vlastnosti, úhly v rovinných útvarech, převody jednotek

Klíčová slova: Phytagorova věta, obsahy a obvody rovinných útvarů, úhlopříčky a jejich vlastnosti, úhly v rovinných útvarech, převody jednotek

Syntetická geometrie I

Klíčová slova: Phytagorova věta, obsahy a obvody rovinných útvarů, úhlopříčky a jejich vlastnosti, úhly v rovinných útvarech, převody jednotek

GEOMETRIE PLANIMETRIE Úlohy k rozvoji geometrické představivosti Úlohy početní. Růžena Blažková

9. Planimetrie 1 bod

Syntetická geometrie I

Obrázek 13: Plán starověké Alexandrie,

Trojúhelník a čtyřúhelník výpočet jejich obsahu, konstrukční úlohy

Shodná zobrazení. bodu B ležet na na zobrazené množině b. Proto otočíme kružnici b kolem

DIDAKTIKA MATEMATIKY

( ) ( ) 6. Algebraické nerovnice s jednou neznámou ( ) ( ) ( ) ( 2. e) = ( )

názvy. Všechny uvedené důkazy jsou původní, často však pro svoji jednoduchost jsou jinde uvedeny ve velmi podobném znění.

Analytická geometrie lineárních útvarů

Syntetická geometrie I

- shodnost trojúhelníků. Věta SSS: Věta SUS: Věta USU:

A[a 1 ; a 2 ; a 3 ] souřadnice bodu A v kartézské soustavě souřadnic O xyz

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

Užití stejnolehlosti v konstrukčních úlohách

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Počítání v planimetrii Michal Kenny Rolínek

Úvod. Cílová skupina: 2 Planimetrie

Téma 5: PLANIMETRIE (úhly, vlastnosti rovinných útvarů, obsahy a obvody rovinných útvarů) Úhly 1) Jaká je velikost úhlu? a) 60 b) 80 c) 40 d) 30

PLANIMETRIE úvodní pojmy

Syntetická geometrie I

February 05, Čtyřúhelníky lichoběžníky.notebook. 1. Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace

Maturitní nácvik 2008/09

PLANIMETRIE, KONSTRUKČNÍ ÚLOHY V ROVINĚ

MASARYKOVA UNIVERZITA. Čtyřúhelníky PEDAGOGICKÁ FAKULTA. Diplomová práce. Katedra matematiky. Brno Vedoucí práce: RNDr. Růžena Blažková, CSc.

Návody k domácí části I. kola kategorie C

Obrázek 101: Podobné útvary

Opakování ZŠ - Matematika - část geometrie - konstrukce

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

GEODETICKÉ VÝPOČTY I.

Syntetická geometrie I

Syntetická geometrie I

Syntetická geometrie I

TROJÚHELNÍK 180. Definice. C neleží v přímce. Potom trojúhelníkem ABC nazveme průnik polorovin ABC, BCA, Nechť body. Viz příloha: obecny_trojuhelnik

Patří mezi tzv. homotetie, tj. afinní zobrazení, která mají všechny směry samodružné.

PRACOVNÍ SEŠIT PLANIMETRIE. 6. tematický okruh: Připrav se na státní maturitní zkoušku z MATEMATIKY důkladně, z pohodlí domova a online.

Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: MATEMATIKA DRUHÝ MGR. JÜTTNEROVÁ Název zpracovaného celku: PODOBNOST A STEJNOLEHLOST PODOBNOST

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

Test Zkušební přijímací zkoušky

PLANIMETRIE. Mgr. Zora Hauptová TROJÚHELNÍK VY_32_INOVACE_MA_1_04

Pracovní listy MONGEOVO PROMÍTÁNÍ

6 Planimetrie. 6.1 Trojúhelník. body A, B, C vrcholy trojúhelníku. vnitřní úhly BAC = α, ABC = β, BCA = γ. konvexní (menší než 180º)

64. ročník matematické olympiády Řešení úloh krajského kola kategorie A

c) nelze-li rovnici upravit na stejný základ, logaritmujeme obě strany rovnice

Úlohy MO z let navržené dr. Jaroslavem Švrčkem

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

Úlohy krajského kola kategorie A

STEREOMETRIE 9*. 10*. 11*. 12*. 13*

Základy geometrie - planimetrie

M - Planimetrie pro studijní obory

Návody k domácí části I. kola kategorie B

11 Vzdálenost podprostorů

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

5 Pappova věta a její důsledky

CVIČNÝ TEST 35. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

Geometrická zobrazení

Opakování k maturitě matematika 4. roč. TAD 2 <

A STEJNOLEHLOST,, EUKLIDOVYE VĚTY 2.

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

[obr. 1] Rozbor S 3 S 2 S 1. o 1. o 2 [obr. 2]

ICT podporuje moderní způsoby výuky CZ.1.07/1.5.00/ Matematika planimetrie. Mgr. Tomáš Novotný

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

PLANIMETRIE, KONSTRUKČNÍ ÚLOHY V ROVINĚ

M - Pythagorova věta, Eukleidovy věty

Trojúhelníky. a jejich různé středy. Součet vnitřních úhlů trojúhelníku = 180 neboli π radiánů.

( ) Příklady na středovou souměrnost. Předpoklady: , bod A ; 2cm. Př. 1: Je dána kružnice k ( S ;3cm)

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

Základní geometrické tvary

STEREOMETRIE. Tělesa. Značení: body A, B, C,... přímky p, q, r,... roviny ρ, σ, τ,...

Konvexní útvary. Kapitola 4. Opěrné roviny konvexního útvaru v prostoru

1. Přímka a její části

6. Čtyřúhelníky, mnohoúhelníky, hranoly

Mgr. Tomáš Kotler. I. Cvičný test 2 II. Autorské řešení 7 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

19 Eukleidovský bodový prostor

Planimetrie. Příklad 1. Zapište vztahy mezi body a přímkami, které jsou vyznačeny na obrázku. Příklad 2. Určete body K, L, M pomocí přímek p, r, s.

SHODNÁ A PODOBNÁ ZOBRAZENÍ V ROVINĚ

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

3 Geometrie ve škole. krychle a její obrázek, koule a její stín, průměty trojrozměrného útvaru do roviny

Návody k domácí části I. kola kategorie A

Úlohy krajského kola kategorie A

6 Skalární součin. u v = (u 1 v 1 ) 2 +(u 2 v 2 ) 2 +(u 3 v 3 ) 2

Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu Výuka moderně Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

Transkript:

Mnohoúhelníky Pedagogická fakulta 2018 www.karlin.mff.cuni.cz/~zamboj/

Čtyřúhelníky Definice (Čtyřúhelník) Jsou dány čtyři body A, B, C, D v rovině, z nichž žádné tři nejsou kolineární. Čtyřúhelník ABCD je sjednocení dvou trojúhelníků ABC a ACD, které mají společnou pouze stranu AC (a žádný další bod). Pozor, zadefinovali jsme jenom "nepřekrývající se"čtyřúhelník, obecněji mnohoúhelník o 4 vrcholech a 4 stranách...

Čtyřúhelníky a incidence Věta (Menelaova věta pro čtyřúhelníky) Je dán čtyřúhelník ABCD. Na přímkách AB, BC, CD, DA leží po řadě body A, B, C, D, které jsou všechny různé od vrcholů ABCD. Body A, B, C, D leží na jedné přímce právě tehdy, když na stranách čtyřúhelníku leží bud čtyři (v nekonvexním případě) nebo dva z nich nebo žádný a platí (AB; A )(BC; B )(CD; C )(DA; D ) = 1 nebo s využitím vzdálenosti: AA BB CC DD BA CB DC AD = 1

Čtyřúhelníky a incidence Věta (Menelaova věta pro čtyřúhelníky) (AB; A )(BC; B )(CD; C )(DA; D ) = 1 Důkaz ( )

Čtyřúhelníky a incidence Důkaz (Jen pro ) Jsou-li A, B, C, D na přímce pak platí rovnost. Menelaova věta pro ABC : (AB; A )(BC; B )(CA; X) = 1 ACD : (AC; X)(CD; C )(DA; D ) = 1 (AB; A )(BC; B )(CD; C )(DA; D ) = (AB; A )(BC; B )(CA; X)(AC; X)(CD; C )(DA; D ) = 1

Čtyřúhelníky a incidence Definice (Klasifikace čtyřúhelníků podle rovnoběžnosti) Obecný - žádné dvě strany nejsou rovnoběžné Lichoběžník - dvě protější strany jsou rovnoběžné Rovnoběžník - obě dvojice protějších stran jsou vzájemně rovnoběžné

Čtyřúhelníky a incidence Věta (Úhlopříčky v lichoběžníku) Průsečík úhlopříček lichoběžníku leží na těžnici trojúhelníku, který vznikne prodloužením jeho nerovnoběžných stran. Důkaz Cvičení. Např. přes obsah. (obecně lze např. i za pomoci harmonické čtveřice) Věta (Rovnoběžníkové pravidlo) Úhlopříčky rovnoběžníku se vzájemně půlí. Důkaz Např. afinitou přes dělící poměr.

Čtyřúhelníky a úhly Věta ( čtyřúhelníku) Součet vnitřních úhlů čtyřúhelníku je roven 2π. Důkaz Přímo z definice a věty o

Čtyřúhelníky a úhly Definice (Klasifikace čtyřúhelníků podle úhlů α, β, γ, δ) Obecný - α + β + γ + δ = 2π Tětivový - α + γ = β + δ = π Lichoběžník - (α + δ = β + γ = π) (α + β = γ + δ = π) Rovnoběžník - (α = γ) (β = δ) Rovnoramenný lichoběžník - (α = β) (γ = δ) Pravoúhelník - α = β = γ = δ = π 2 Věta (Tětivový čtyřúhelník) Čtyřúhelník je tětivový právě tehdy, když mu lze opsat kružnici. Důkaz plyne z kružnice jako množiny vrcholů daného úhlu nad úsečkou. plyne z věty o obvodovém a středovém úhlu.

ˇ rúhelníky a vzdálenosti Ctyˇ Klaudios Ptolemaios cca. 90-165 n.l.

Čtyřúhelníky a vzdálenosti Věta (Ptolemaiova veta) Necht je dán čtyřúhelník ABCD, pak platí AB CD + BC AD AC BD. Rovnost nastane, je-li čtyřúhelník tětivový. Neboli: Součin velikostí úhlopříček je menší, nebo rovný součtu součinů jeho protilehlých stran. Důkaz (Pomocí kruhové inverze) Volíme kruhovou inverzi s řídicí kružnici se středem v bodě A a poloměrem r = 1, ve které zobrazíme čtyřúhelník ABCD A B C D.

Čtyřúhelníky a vzdálenosti Věta (Ptolemaiova veta) AB CD + BC AD AC BD. Důkaz (Pomocí kruhové inverze) Z kosinové věty platí: B C 2 = AB 2 + AC 2 2 AB AC cos α BC 2 = AB 2 + AC 2 2 AB AC cos α Z kruhové inverze platí: AB = 1 AB AC = 1 AC

Čtyřúhelníky a vzdálenosti Věta (Ptolemaiova veta) AB CD + BC AD AC BD. Důkaz (Pomocí kruhové inverze) B C 2 = 1 AB + 1 2 AC 2 cos α 2 AB AC upravíme na B C = BC AB AC a stejně C D = CD AC AD B D = BD AB AD Obecně v B C D platí, leží-li ABCD na kružnici pak leží B C D na přímce a platí (ne)rovnost: B C + C D B D po substituci a upravení dostáváme požadované tvrzení.

Čtyřúhelníky a vzdálenosti Definice (Klasifikace čtyřúhelníků podle stran a, b, c, d a úhlopříček e, f ) Obecný - a c + b d e f Tečnový - a + c = b + d Deltoid - (a + b = c + d) (a + c = b + d) Rovnoběžník - (a = c) (b = d) Kosočtverec - a = b = c = d Čtverec - (a = b = c = d) (e = f ) Příklad Definujte rovnoramenný lichoběžník pomocí délek stran a úhlopříček.

Čtyřúhelníky a vzdálenosti Věta (Tečnový čtyřúhelník) Čtyřúhelník je tečnový právě tehdy, když mu lze vepsat kružnici. Důkaz Lze mu vepsat kružnici, pak platí:

Čtyřúhelníky a vzdálenosti Věta (Tečnový čtyřúhelník) Čtyřúhelník je tečnový právě tehdy, když mu lze vepsat kružnici. Důkaz Lze mu vepsat kružnici, pak platí: x + y + z + w = x + w + z + y

Čtyřúhelníky a vzdálenosti Věta (Tečnový čtyřúhelník) Čtyřúhelník je tečnový právě tehdy, když mu lze vepsat kružnici. Důkaz Platí a + c = b + d Sporem: Necht mu nelze vepsat kružnici, t.j. BÚNO, BC není tečnou vepsané kružnice trojúhelníku o stranách AB, CB, AD. Bodem C vedeme tečnu b ke kružnici AB CD je tečnový čtyřúhelník, pro který platí:

Čtyřúhelníky a vzdálenosti Věta (Tečnový čtyřúhelník) Důkaz Z a s + c = b + d, z předpokladu platí a + c = b + d, t.j. s = b b a v B BC neplatí. Spor neplatí, tudíž tvrzení platí.

Čtyřúhelníky a vzdálenosti Věta (Brahmaguptův vzorec) V tětivovém čtyřúhelníku ABCD se stranami a, b, c, d a polovičním obvodem s platí pro jeho obsah S S = (s a)(s b)(s c)(s d). Důkaz Bez důkazu (stačí Héronův vzorec pro CDE a podobnost trojúhelníků CDE BAE)

Tečnové a tětivové čtyřúhelníky Pozn. Tečnové a tětivové čtyřúhelníky lze definovat pomoci kružnice i obráceně. Definice (Dvoustředový (bicentrický) čtyřúhelník) Je-li čtyřúhelník současně tětivový a tečnový, nazýváme ho dvoustředový. Příklad a) Sestrojte bicentrický čtyřúhelník. b) Určete obsah bicentrického čtyřúhelníku.

Konvexní mnohoúhelník Definice (Mnohoúhelník) Mnohoúhelník je část roviny ohraničená uzavřenou lomenou čarou, včetně ní. Pozor! Definice je nepřesná, nevíme co je uzavřená lomená čára (to by nevadilo), ale hlavně co znamená ohraničená. Dalo by se jako zjednocení trojúhelníků, no vedlo by to k pekelným formulacím. Definice (Konvexní mnohoúhelník) Mnohoúhelník, který má velikosti všech vnitřních úhlů menší než π nazýváme konvexní mnohoúhelník. Definice (Konvexní útvar) Útvar nazýváme konvexní, leží-li každý bod libovolné spojnice dvou jeho vnitřních bodů, uvnitř něj. Útvar, který není konvexní, nazýváme nekonvexní.

Konvexní mnohoúhelník Věta (Vlastnosti konvexních mnohúhelníků) V každém konvexním n-úhelníku je: Součet vnitřních úhlů α 1 + α 2 + + α n = (n 2)π. Součet vnějších úhlů α 1 + α 2 + + α n = 2π. Počet úhlopříček n(n 3). 2

Pravidelný mnohoúhelník Definice (Pravidelný mnohoúhelník) Pravidelným mnohoúhelníkem nazýváme (konvexní) mnohoúhelník, který má všechny strany stejně dlouhé a všechny vnitřní úhly stejně velké. Věta (Vlastnosti pravidelných mnohoúhelníků) Pravidelný n-úhelník se stranou délky a má: (n 2)π vnitřní úhly velikosti n a délku poloměru kružnice opsané r = 2 sin( π n ) a délku poloměru kružnice vepsané ρ = 2 tg( π n ) obvod o = n a obsah S = 1 2 n a ρ = n a2 4 cotg( π n )

Konstrukce pravidelného mnohoúhelníku Věta (Konstrukce pravidelného mnohoúhelníku) Pravidelný n-úhelník lze eukleidovsky sestrojit jen pro n = 2 k (2 2l1 + 1)(2 2l2 + 1)... pro k, l 1, l 2, N 0. t.j. n = 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 16, 17,...

Konstrukce pravidelného mnohoúhelníku Rozdělíme-li libovolnou úsečku na dvě nestejně dlouhé částí tak, že poměr délky celé úsečky ku délce větší části je stejný jako poměr větší části úsečky ku délce části menší je tato úsečka rozdělena zlatým řezem. ϕ = a x = x a x a 2 ax x 2 = 0 x = 1 + 5 a 2 ϕ = 1 + 5 2 http: //kdm.karlin.mff.cuni.cz/diplomky/chmelikovabp/zlaty_rez.pdf - zlatý řez od V. Moravcové

Konstrukce pravidelného mnohoúhelníku Konstrukce (Zlatý řez) Rozdělte úsečku v poměru zlatého řezu.

Konstrukce pravidelného mnohoúhelníku Příklad (cv.) a) Dokažte, že délka úhlopříčky a délka strany pravidelného pětiúhelníku jsou v poměru zlatého řezu. b) Zkonstruujte pravidelný pětiúhelník. c) Zkonstruujte pravidelný desetiúhelník.

Jinopravidelné mnohoúhelníky Definice (Polopravidelný mnohoúhelník) Polopravidelným mnohoúhelníkem nazýváme mnohoúhelník, který má bud všechny strany stejně dlouhé nebo všechny vnitřní úhly stejně velké. (t.j. platí právě jedna podmínka) Definice (Hvěždicovitý pravidelný mnohoúhelník) Hvěždicovitým pravidelným mnohoúhelníkem nazýváme nekonvexní mnohoúhelník, který má všechny strany stejně dlouhé a všechny vnitřní úhly stejně velké.

Izoperimetrická nerovnost Příklad (cv.) Ze všech pravoúhelníků o daném obvodu o najděte ten, který má největší obsah S o = 2a + 2b S = ab platí: ab a + b (proved te konstrukcí) 2 o S 4 rovnost nastáva pro a = b Pozn.: Pro uzavřenou křivku délky o ohraničující část plochy o obsahu S platí: 4πS o 2 pro : 12 3S o 2 pro n-úhelník: 4n tg( π n )S o2