Název projektu OPVK: Podpora výuky a vzdělávání na GVN J. Hradec CZ.1.07/1.5.00/34.0766 Klíčová aktivita: IV/2 Číslo dokumentu: VY_42_INOVACE_M.S2.01 Typ výukového materiálu: Pracovní list pro žáka Název výukového materiálu: Kružnice Autor: Petr Pokovba Škola: Gymnázium Vítězslava Nováka Jindřichův Hradec Obor vzdělávání: Gymnázium (všeobecné) Ročník: 2. Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace Vzdělávací obor: Matematika Tématická oblast: Matematika - V.-VIII. ročník osmiletého a 1.-4. ročník čtyřletého gymnázia Datum vytvoření: 3.9.2012 Anotace: Pracovní list obsahuje základní informace o kružnici. Nejprve její rolí v kultuře a přírodním prostředí. V matematické části nejpoužívanější terminologií a větou o středových a obvodových úhlech. List představuje grafickou podporu při výuce tohoto tématu. Kružnice jeden z nejzákladnějších geometrických útvarů, který na světlo světa přivádí zcela určitě nejslavnější a také i trochu tajemnou konstantu, číslo π. Ale ještě než začneme s matematikou, podívejme se na roli kružnice a kruhu v přírodě a kultuře.? existují v přírodě/kosmu objekty mající tento tvar? Lidé si vždy byli vědomi elegantní symetrie, která je kružnici vlastní žádný jiný útvar není tak všudypřítomný napříč kulturami a časem. Pravděpodobně jde o symbol, který je společný téměř všem civilizacím v historii. Často mívá mystické významy reprezentuje věčnost, nekonečnost (nemá začátek ani konec), někdy plodnost, je symbolem Slunce jako zdroje života. Čínský jüan doslovně znamená kulatý, ale také celistvý, dokonalý a v tomto významu byl kruh použit také při závěrečném ceremoniálu olympijských her v Pekingu v roce 2008. Známý symbol Jin-Jang pomocí kruhů symbolizuje, jak opačné síly doplňují jedna druhou. Stonehenge má kruhovou architekturu. - 1 -
V buddhismu představuje kruh nekonečný cyklus převtělování. Tibetské svaté symboly, mandaly, jsou také kruhové. V sanskrtu mandala znamená kružnici a střed. A tak bychom mohli pokračovat dále. Vlastně by bylo velmi těžké najít jakoukoli kulturu v libovolném čase historie, která nepoužívá nebo nepoužívala kruh jako svou významnou kulturní ikonu. Matematika kružnice Pokuste se definovat tyto 3 pojmy: kružnice poloměr průměr kružnice poloměr r (radius) průměr d (diametr) - 2 -
Pokus 1. Na volný list papíru narýsujte kružnici o poloměru 5 cm a vystřihněte ji. 2. Navrhněte způsob, jak zjistit, kolikrát se průměr vejde na obvod kružnice a určete přibližnou hodnotu. Pro všechny kružnice platí: neboli: délka kružnice (obvod) má vždy stejný poměr k jejímu průměru d o = Tento poměr je sám o sobě zvláštním, neboť jej vyjadřuje číslo, které se často nečekaně objevuje ve všech dalších oblastech matematiky a svoji roli hraje například při zabezpečování bankovních operací. V roce 1761 J. Lambert dokázal, že jde o iracionální číslo a tedy číslo, které nejde vyjádřit žádným zlomkem a jeho desetinný rozvoj se nikdy neopakuje. V současnosti je známé na cca 1 trilion číslic. π =3,1415926535 8979323846 2643383279 5028841971 6939937510 5820974944 5923078164 0628620899 8628034825 3421170679 8214808651 3282306647 0938446095 5058223172 5359408128 4811174502 8410270193 8521105559 6446229489 5493038196 4428810975 6659334461 2847564823 3786783165 2712019091 4564856692 3460348610 4543266482 1339360726 0249141273 7245870066 0631558817 4881520920 9628292540 9171536436 7892590360 0113305305 4882046652 1384146951 9415116094 3305727036 5759591953 0921861173 8193261179 3105118548 0744623799 6274956735 1885752724 8912279381 8301194912 9833673362 4406566430 8602139494 6395224737 1907021798 6094370277 0539217176 2931767523 8467481846 7669405132 0005681271 4526356082 7785771342 7577896091 7363717872 1468440901 2249534301 4654958537 1050792279 6892589235 4201995611 2129021960 8640344181 5981362977 4771309960 5187072113 4999999837 2978049951 0597317328 1609631859 5024459455 3469083026 4252230825 3344685035 2619311881 7101000313 7838752886 5875332083 8142061717 7669147303 5982534904 2875546873 1159562863 8823537875 9375195778 1857780532 1712268066 1300192787 6611195909 2164201989 3809525720 1065485863 2788659361 5338182796 8230301952 0353018529 6899577362 2599413891 2497217752 8347913151 5574857242 4541506959... tedy o = π d neboli o = 2 π r - 3 -
Intuitivní představy, které o geometrických objektech máme, vedou často k nepřesným závěrům. Ověřte svůj odhad na následujícím příkladě: Předpokládejte, že kolem rovníku natáhnete provaz tak, aby Zemi přesně obepínal. Pak se ovšem rozhodnete, že chudák Země je takhle sešněrovaná až příliš a pokusíte se jí trochu odlehčit tím, že k celkové délce provazu přidáte 2 metry délky. Otázka je následující: Jak daleko se v tomto případě dostane provaz od povrchu planety nebo jinak řečeno, o jakou délku to v pase povolí? Odpověď bude možná překvapující. Pomocí vzorce pro obvod se pokuste ji zdůvodnit. Úhly v kružnici jak je měříme? středový úhel: vrcholový úhel: Startrek teorém Narýsujte tři dvojice středových a vrcholových úhlů a pomocí jejich změření vyslovte hypotézu týkající se jejich velikostí. Vaše tvrzení se pokuste dokázat. Úkoly a cvičení 1. Vyhledejte slavnou Thaletovu větu a popište souvislost s právě dokázaným tvrzením. 2. Je dán oblouk. Lze najít střed takové kružnice, jejíž je daný oblouk částí? 3. Existuje racionální důvod, proč mají kryty větracích šachet, kanalizace apod. obvykle kruhový tvar? - 4 -
Literatura a zdroje obrázků 1. Yin-Yang symbol [online]. 2005 [cit. 2012-09-03]. Dostupný pod licencí Creative Commons: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:yin_yang.svg?uselang=cs 2. Lucas de Heere, First realistic Painting of Stonehenge [online]. 2008 [cit. 2012-09-03]. Dostupný pod licencí Creative Commons: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:stonehenge_lucas_de_heere.jpg?uselang=cs 3. Paintings of Buddha meditating [online]. 2008 [cit. 2012-09-03]. Dostupný pod licencí Creative Commons: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:buddha_meditating.jpg?uselang=cs 4. www.buddhismus.at, Buddhist Mandala. [online]. [cit. 2012-09-03]. Dostupný pod licencí Creative Commons: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:mandala_gross.jpg 5. Jesperhansen1972, Star Trek Emblem, crew insignia [online]. 2009 [cit. 2012-09-03]. Dostupný pod licencí Creative Commons: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:emblem.svg?uselang=cs 6. Kružnice na straně 4 byla vytvořena v programu Cabri Geometrie. Prohlašuji, že při tvorbě výukového materiálu jsem respektoval(a) všeobecně užívané právní a morální zvyklosti, autorská a jiná práva třetích osob, zejména práva duševního vlastnictví (např. práva k obchodní firmě, autorská práva k software, k filmovým, hudebním a fotografickým dílům nebo práva k ochranným známkám) dle zákona 121/2000 Sb. (Autorský zákon). Nesu veškerou právní odpovědnost za obsah a původ svého díla. Prohlašuji dále, že výše uvedený materiál jsem ověřil(a) ve výuce a provedl(a) o tom zápis do třídní knihy. Dávám souhlas, aby mé dílo bylo dáno k dispozici veřejnosti k účelům volného užití ( 30 odst. 1 zákona 121/2000 Sb.), tj. že k uvedeným účelům může být kýmkoliv zveřejňováno, používáno, upravováno a uchováváno. - 5 -