Magická krása pravidelného pětiúhelníka

Podobné dokumenty
Trojúhelník a čtyřúhelník výpočet jejich obsahu, konstrukční úlohy

Syntetická geometrie II

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

Řešení 5. série kategorie Student

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

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

CVIČNÝ TEST 29. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Kateřina Nováková. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

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

PLANIMETRIE 2 mnohoúhelníky, kružnice a kruh

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

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity. na trigonometrii pravoúhlého a obecného trojúhelníku

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

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

66. ročníku MO (kategorie A, B, C)

Analytická geometrie lineárních útvarů

Návody k domácí části I. kola kategorie B

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

10)(- 5) 2 = 11) 5 12)3,42 2 = 13)380 2 = 14)4, = 15) = 16)0, = 17)48,69 2 = 18) 25, 23 10) 12) ) )

Návody k domácí části I. kola kategorie C

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

63. ročník matematické olympiády Řešení úloh krajského kola kategorie B. 1. Odečtením druhé rovnice od první a třetí od druhé dostaneme dvě rovnice

Syntetická geometrie I

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

Projekt OP VK č. CZ.1.07/1.5.00/ Šablony Mendelova střední škola, Nový Jičín. Rovnoběžníky čtverec, obdélník, kosočtverec, kosodélník

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

M - Pythagorova věta, Eukleidovy věty

PRIMA Přirozená čísla Celá čísla Desetinná čísla Číselná osa Pravidla pro násobení a dělení 10, 100, a 0,1, 0,01, 0,001.. Čísla navzájem opačná

CVIČNÝ TEST 5. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Václav Zemek. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 17 IV. Záznamový list 19

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

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

Internetová matematická olympiáda listopadu 2008

CVIČNÝ TEST 40. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

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.

p ACD = 90, AC = 7,5 cm, CD = 12,5 cm

Slovní úlohy vedoucí na kvadratické rovnice

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

A STEJNOLEHLOST,, EUKLIDOVYE VĚTY 2.

MATEMATIKA Maturitní témata společná část MZ základní úroveň (vychází z Katalogu požadavků MŠMT)

Návody k domácí části I. kola kategorie A

Nejprve si připomeňme z geometrie pojem orientovaného úhlu a jeho velikosti.

Úlohy MO z let navržené dr. Jaroslavem Švrčkem

Úlohy krajského kola kategorie A

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

Požadavky na konkrétní dovednosti a znalosti z jednotlivých tematických celků

Přijímací zkouška na MFF UK v Praze

Goniometrické a hyperbolické funkce

Syntetická geometrie I

Modelové úlohy přijímacího testu z matematiky

9. Je-li cos 2x = 0,5, x 0, π, pak tgx = a) 3. b) 1. c) neexistuje d) a) x ( 4, 4) b) x = 4 c) x R d) x < 4. e) 3 3 b

v z t sin ψ = Po úpravě dostaneme: sin ψ = v z v p v p v p 0 sin ϕ 1, 0 < v z sin ϕ < 1.

Abundantní čísla. J. Nečas

9. Planimetrie 1 bod

Počítání v planimetrii Michal Kenny Rolínek

Goniometrické funkce v elementární matematice

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

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

4.3.4 Základní goniometrické vzorce I

(4x) 5 + 7y = 14, (2y) 5 (3x) 7 = 74,

Návody k úlohám domácí části I. kola 59. ročníku MO kategorie B

GEODETICKÉ VÝPOČTY I.

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

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

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

Relativní Eulerova funkce

Opakování ZŠ - Matematika - část geometrie - konstrukce

Modelové úlohy přijímacího testu z matematiky

4.3.3 Základní goniometrické vzorce I

Hledáme lokální extrémy funkce vzhledem k množině, která je popsána jednou či několika rovnicemi, vazebními podmínkami. Pokud jsou podmínky

CVIČNÝ TEST 49. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 5 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

49. roënìk matematickè olympi dy, III. kolo kategorie A. BÌlovec, 9.ñ12. dubna 2000

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

pro každé i. Proto je takových čísel m právě N ai 1 +. k k p

Rozpis výstupů zima 2008 Geometrie

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

M - Planimetrie pro studijní obory

MATEMATIKA Tematické okruhy ke státní maturitní zkoušce Obor: mechanik elektronik

Úlohy domácí části I. kola kategorie A

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

Úvod. Cílová skupina: 2 Planimetrie

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Variace Goniometrie a trigonometrie pro studijní obory

Digitální učební materiál

CVIČNÝ TEST 12. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 19 IV. Záznamový list 21

Základní úlohy v Mongeově promítání. n 2 A 1 A 1 A 1. p 1 N 2 A 2. x 1,2 N 1 x 1,2. x 1,2 N 1

PLANIMETRIE úvodní pojmy

M - Příprava na 3. čtvrtletní písemnou práci

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

55. ročník matematické olympiády

SHODNÁ A PODOBNÁ ZOBRAZENÍ V ROVINĚ

Témata absolventského klání z matematiky :

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

CVIČNÝ TEST 37. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 5 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

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

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

Přijímací zkouška na MFF UK v Praze

Transkript:

MUNDUS SYMBOLICUS 25 (2017) Magická krása pravidelného pětiúhelníka J. Nečas Abstract. The article presents various interesting relations in a regular pentagon and then expresses the values of goniometric functions for the multiples of 18 o. Klíčová slova. Pětiúhelník, podobnost trojúhelníků, výška pětiúhelníku, obsah pětiúhelníku, úhly v pětiúhelníku. Označení a úmluvy Budeme se věnovat pravidelnému pětiúhelníku ABCDE s délkou strany rovnou 1. Má 5 stejně dlouhých po dvou různoběžných úhlopříček (AC, AD, BD, BE, CE); jejich délku označíme u. Úhlopříčky mají celkem 10 průsečíků; kromě 5 vrcholů to jsou body J = BE.AC K = BD.AC L = BD.CE M = AD.CE N = AD.BE

Pro úhel budeme používat symbol. Poznamenejme, že unární operace má vyšší prioritu než jakákoli binární operace, tedy a/b znamená totéž jako ( a)/b Elementární tvrzení Pravidelný pětiúhelník má při každém vrcholu vnitřní úhel 108 o. Úhel mezi stranou a úhlopříčkou a ve vrcholu mezi úhlopříčkami: Trojúhelník EAB je rovnoramenný, úhel při vrcholu je 108 o, mezi základnou a rameny tedy je nutně 36 o. Protože strany ve vrcholu spolu svírají 108 o a úhel mezi stranou a nejbližší úhlopříčkou je 36 o, je nutně i úhel mezi úhlopříčkami při vrcholu 36 o Úhly mezi úhlopříčkami uvnitř pětiúhelníka: Trojúhelník AJB je rovnoramenný se základnou, jíž je strana AB. Úhly v něm při vrcholech A a B jsou 36 o, tedy AJB = 108 o. Protože AJN je jeho doplněk do 180 o, je jeho velikost 72 o. V rovnoramenném trojúhelníku JAN tedy svírají ramena se základnou úhel 72 o ; pro kontrolu: JAN = 36 o. Každá strana je rovnoběžná právě s jednou úhlopříčkou. Délka úhlopříčky Z úvah, které jsme udělali pro úhly, plyne, že JEDC je rovnoběžník. Protože délka strany pětiúhelníka je 1, je nutně i EJ = CJ = 1 Označme AJ = EN = x Platí JN = EJ - EN = 1 - x Z podobnosti trojúhelníků AJN a ACD plyne: (1) u : 1 = x : (1 - x)

Protože BJ = EN, je u = 1 + x, tedy (2) x = u - 1, a tedy (3) JN = 1 - x = 2 - u. Dosadíme-li to do výše uvedené úměry, máme u : 1 = (u - 1) : (2 - u), a tedy u.(2 - u) = u - 1, odkud po úpravě dostaneme pro u kvadratickou rovnici (4) u 2 - u - 1 = 0, jejímž kladným řešením je (5) (1 + 5)/2 1,618, což je koeficient ε zlatého řezu, který má různé zajímavé vlastnosti, z nichž uveďme: Geometrická posloupnost s kvocientem ε je Fibonacciovou posloupností 1. Platí (6) ε -1 = ε - 1. 1 Fibonacciovou posloupností {a k } k=0 rozumíme takovou posloupnost s reálnými členy, která není tvořena samými nulami a v níž pro všechny indexy k platí a k+2 = a k+1 + a k. Pro každou Fibonacciovu posloupnost s celočíselnými členy platí vztah lim a k+1 /a k = ε. Pro každou Fibonacciovou posloupnost s reálnými členy platí: lim a k+1 /a k = ε nebo jde o geometrickou posloupnost s kvocientem -ε -1.

Hodnoty goniometrických funkcí pro násobky 18 o Aplikujme kosinovou větu na trojúhelník EAB s vybraným úhlem EAB: (7) u 2 = 1 2 + 1 2-2.1.1.cos 108 o = = 1 2 + 1 2 + 2.1.1.cos 72 o = 2.(1 + cos 72 o ) Odtud dostaneme, že (8) cos 72 o = sin 18 o = ( 5-1)/4 0,309. Ze známé identity sin 2 x + cos 2 x = 1 dostaneme: (9) sin 72 o = cos 18 o = (10 + 2. 5) / 4 0,951 Hodnoty goniometrických funkcí pro 36 o a 54 o získáme ze vztahu (8) pomocí známého vyjádření funkcí polovičního argumentu: (10) sin 36 o = cos 54 o = ((5-5)/8) 0,588, (11) cos 36 o = sin 54 o = ((3 + 5)/8) 0,809 Poloměry opsané a vepsané kružnice Označme S střed pravidelného pětiúhelníku a označme Q střed strany AB. V pravoúhlém trojúhelníku AQS s přeponou AS známe délku odvěsny AQ = 1/2 a úhly SAQ = 54 o, ASQ = 36 o. Přitom pro poloměry kružnice opsané a vepsané platí po řadě r = AS, ρ = QS. Poloměr opsané kružnice vyjádříme snadno pomocí sinu 36 o : (12) r = AS = AQ / sin 36 o = 1/(2. sin 36 o ) =

= (2/(5-5)) = ((5 + 5)/10) 0,851 Toto vyjádření použijeme, abychom vyjádřili poloměr ρ = QS kružnice pravidelnému pětiúhelníku (stále se stranou 1) vepsané: (13) ρ = QS = r.cos 36 o = = ((5 + 5)/10). ((3 + 5)/8)= = ((20 + 8 5)/5) / 4 0,688 Výška v pravidelném pětiúhelníku Výškou v rozumíme vzdálenost vrcholu od jemu protilehlé strany. Lze ji na základě uvedených veličin vyjádřit různými způsoby, např. v = r + ρ; jednodušší postup však je aplikovat Pythagorovu větu na trojúhelník AQD, v němž AQD je pravý; AD je přepona a QD výška, QD = v. Dostaneme (14) v = (u 2 - (1/2) 2 ) = = (5 + 2. 5) / 2 1,539 Obsah pravidelného pětiúhelníka Můžeme jej vyjádřit jako pětinásobek obsahu P T rovnoramenného trojúhelníka, jehož základnu tvoří strana pětiúhelníka a ramena jsou spojnice vrcholů se středem a mají délku r; vrcholový úhel je 72 o. (15) P T = r 2.sin 72 o /2 = = ((5 + 5)/10). (10 + 2. 5)/8 = = ((5 + 5)). (10 + 2. 5)/80 0,344,

a tedy obsah P 5 pravidelného pětiúhelníka se stranou o délce 1 je (16) P 5 = ((5 + 5)). (10 + 2. 5)/16 1,720 Porovnejme tuto hodnotu se známějšími obsahy P n pravidelných n-úhelníků se stranou 1, kde n leží v množině {3, 4, 6}: (17) P 3 = sin 60 o /2 = 3 / 4 0,433 (18) P 4 = 1 (16) P 5 = ((5 + 5)). (10 + 2. 5)/16 1,720 (19) P 6 = 6.P 3 = 3. 3 / 2 2,598 Zde svou procházku po vlastnostech pravidelného pětiúhelníku ukončíme v naději, že aspoň některé z nich, například možnost určit hodnoty goniometrických dukcí pro násobky 18 o, čtenář shledal zajímavými a stojícími za pozornost. RNDr. Jiří Nečas Department of Mathematics University of Economics Ekonomická 957 148 00 Prague 4 e-mail: necas@vse.cz