Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

Podobné dokumenty
Rozpis výstupů zima 2008 Geometrie

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

PLANIMETRIE úvodní pojmy

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

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

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

MATEMATIKA. Problémy a úlohy, v nichž podrobujeme geometrický objekt nějaké transformaci

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

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

Syntetická geometrie I

9. Planimetrie 1 bod

Trojúhelník a čtyřúhelník výpočet jejich obsahu, konstrukční úlohy

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

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

Trojúhelník. Jan Kábrt

Syntetická geometrie I

PODOBNÁ ZOBRAZENÍ V ROVINĚ (včetně stejnolehlosti)

A STEJNOLEHLOST,, EUKLIDOVYE VĚTY 2.

Opakování ZŠ - Matematika - část geometrie - konstrukce

Počítání v planimetrii Michal Kenny Rolínek

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

Užití stejnolehlosti v konstrukčních úlohách

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

Přípravný kurz - Matematika

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

M - Pythagorova věta, Eukleidovy věty

DIDAKTIKA MATEMATIKY

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.

GEODETICKÉ VÝPOČTY I.

Syntetická geometrie II

SHODNÁ ZOBRAZENÍ V ROVINĚ

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

PLANIMETRIE 2 mnohoúhelníky, kružnice a kruh

Kružnice, úhly příslušné k oblouku kružnice

Návody k domácí části I. kola kategorie C

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

Máme tři různé body A, B, C. Trojúhelník ABC je průnik polorovin ABC, BCA a CAB.

z přímek a kružnic 35. Čtverec s danou stranou: 1. Oblouky A-B, B-A (přímka CED); 2. Oblouk E-AB (F); 3. Přímky AF, BF a vzniklé průsečíky

prostorová definice (viz obrázek vlevo nahoře): elipsa je průsečnou křivkou rovinného

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

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

Geometrie trojúhelníka Martin Töpfer

Návody k domácí části I. kola kategorie B

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

16. Trojúhelník vlastnosti, prvky, konstrukční úlohy Vypracovala: Ing. Ludmila Všetulová, prosinec 2013

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

Úlohy MO z let navržené dr. Jaroslavem Švrčkem

Přípravný kurz - Matematika

Geometrie trojúhelníka

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

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

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

Syntetická geometrie I

Analytická geometrie lineárních útvarů

Syntetická geometrie I

Úlohy krajského kola kategorie C

8 Podobná (ekviformní) zobrazení v rovině

Shodné zobrazení v rovině

Základní geometrické tvary

Pracovní listy MONGEOVO PROMÍTÁNÍ

Řešení geometrické úlohy spočívá v nalezení geometrického útvaru (útvarů) daných vlastností.

Návody k domácí části I. kola kategorie A

Obrázek 101: Podobné útvary

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

Základy geometrie - planimetrie

4.3.2 Koeficient podobnosti

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

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

Trojúhelník. MATEMATIKA pro 1. ročníky tříletých učebních oborů. Ing. Miroslav Čapek srpen 2011

Test Zkušební přijímací zkoušky

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

Syntetická geometrie I

M - Planimetrie pro studijní obory

Shodná zobrazení v rovině

Trojúhelník - určují tři body které neleţí na jedné přímce. Trojúhelník je rovněţ moţno povaţovat za průnik tří polorovin nebo tří konvexních úhlů.

MATEMATIKA 5. TŘÍDA. C) Tabulky, grafy, diagramy 1 - Tabulky, doplnění řady čísel podle závislosti 2 - Grafy, jízní řády 3 - Magické čtverce

P L A N I M E T R I E

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

AXONOMETRIE. Rozměry ve směru os (souřadnice bodů) jsou násobkem příslušné jednotky.

PLANIMETRIE, KONSTRUKČNÍ ÚLOHY V ROVINĚ

Geometrická zobrazení

SHODNÁ A PODOBNÁ ZOBRAZENÍ V ROVINĚ

PLANIMETRIE, KONSTRUKČNÍ ÚLOHY V ROVINĚ

X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1)

EU PENÍZE ŠKOLÁM Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost

s dosud sestrojenými přímkami a kružnicemi. Abychom obrázky nezaplnili

Polibky kružnic: Intermezzo

Pomocný text. Kruhová inverze

Několik úloh z geometrie jednoduchých těles

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie B

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

Úlohy krajského kola kategorie C

9.5. Kolmost přímek a rovin

S T E R E O M E T R I E ( P R O S T O R O V Á G E O M E T R I E ) Z Á K L A D N Í G E O M E T R I C K É Ú T VA R Y A J E J I C H O Z N A

Čtyři body na kružnici

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

1. Planimetrie - geometrické útvary v rovině

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

64. ročník matematické olympiády Řešení úloh krajského kola kategorie A

Transkript:

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta SEMINÁRNÍ PRÁCE Z METOD ŘEŠENÍ 1 PLANIMETRIE 000/001 Cifrik, M-ZT

První příklad ze zadávacích listů 1 Zadání: Sestrojte trojúhelník ABC, pokud je dáno: ρ (poloměr kružnice vepsané). b a, r (poloměr kružnice opsané), Vypracování: Načrtněme si trojúhelník ABC a označme body, kružnice a osu úsečky AB tak, jak je na obrázku : Rozbor: Pro velikost úsečky EC' platí AB = c BC = a AC = b b a EC' =, neboť AD CD = CF = e BE = AE = d = BF = d + e + f = a + b + c d = a + b + c f AB = d + f BC = e + f AC = d + e ( e + f ) a + b + c d = a c a + b + c c b a EC' = AE AC' = d = a =. obr.1 1 Strana 14/ příklad 1 obr. 1 A,B,C vrcholy trojúhelníka; C střed strany AB; o osa strany AB; S ( S ) střed kružnice opsané (vepsané); k (l) kružnice opsaná (vepsaná); D,E,F dotykové body kružnice vepsané a trojúhelníku ABC. 1

V prvním kroku konstrukce proto narýsujeme úsečku EC' a v krajních bodech kolmice k ní. Na těchto kolmicích leží středy kružnic 3. Kolmici vedené bodem E náleží střed S kružnice vepsané, kolmici 4 bodem C ' střed S' kružnice opsané. Najít střed kružnice vepsané tedy není problém, k určení středu kružnice opsané užijeme vztah SS ' = ( r ρ) ρ, po úpravě SS ' = r ( r ρ ). Středy kružnice opsané jsou v průsečících kružnice s poloměrem SS ' a středem v bodě S, s osu o. Na počtu těchto průsečíků závisí počet řešení. Buď mohou být b a - dvě ( r ( r ρ ) > ) b a - jedno ( r ( r ρ ) = ) b a - žádné ( r ( r ρ ) < ). Postup konstrukce středů kružnic: 5 b a 1. EC'; EC' =. p ; EC p 3. m; ( m p) ( E m) 4. o; ( o p) ( C' o) 5. S; ( S m) ( SE = ρ) 6. l ( S; ρ) obr. 3 Opsané a vepsané. 4 Osa úsečky AB. 5 Dvě velká písmena v zápisu označují úsečku (např. AB je označení úsečky AB.)

7. h ( E; r) 8. H; ( H h m) ( H E ) 9. t;tháletova kružnice nad HS 10. M ; M t l 11. f ( S; HM ) 1. S' ; S' f o obr.3 Postup konstrukce trojúhelníka navazuje na konstrukci středů a závisející na podmínkách v rozboru: 13. k ( S ';r) 14. A, B; ( A k p) ( B k p) ( A B) 15. t ;Tháletova kružnice nad SB 16. G ; ( G t l) ( G p) 17. q ; GB q 18. C ; ( C q k) ( C B) 19. ABC 3

Konstrukce: obr.4a 4

obr.4b 5

Druhý příklad ze zadávacích listů 6 Zadání: Konvexní čtyřúhelník má obsah 1. Jakou nejmenší délku může mít jeho největší úhlopříčka. Vypracování: Nakresleme si obrázek, označme si vrcholy, úhlopříčky a jimi sevřený úhel. V dalším kroku opišme čtyřúhelníku ABCD rovnoběžník EFGH 7. Obsah opsaného rovnoběžníku EFGH je dvakrát větší než obsah čtyřúhelníku ABCD. Pro obsah rovnoběžníku EFGH tedy platí S EFGH = S ABCD a současně podle vzorce S EFGH = uv sinω. Úpravou získáme vztah po výpočet obsahu čtyřúhelníku ABCD uv sinω S ABCD =. 6 Strana 15/ příklad 30 7 Opsaný rovnoběžník EFGH má strany rovnoběžné s úhlopříčkami čtyřúhelníku ABCD. 6

Diskutujme nyní poslední vztah. Dosaďme zadaný obsah a rovnici upravme uvsinω 1 =. = uvsinω Jelikož sinω 1, platí uv. Proto největší úhlopříčka bude mít nejmenší délku, je-li ( = uv ) ( u = v). Největší úhlopříčka může mít nejmenší délku. To nastává právě tehdy, když jsou úhlopříčky stejně dlouhé a tedy konvexním čtyřúhelníkem je čtverec o straně délky 1. 7

Úloha z Rozhledů 8 Zadání: Jestliže je dána úsečka AB, najděte bod C takový, aby bod B byl středem úsečky AC. (Zdvojnásobte danou úsečku AB.) 9 Vypracování: Danou úsečkou tak, že X p. AB prochází právě jedna přímka, označme ji p. Zvolme bod X Tímto zvoleným bodem X veďme, pomocí dostupných pomůcek 10, rovnoběžku k přímce p, označme ji q, a přímku bodem A, označme ji m. 8 Rozhledy matematicko-fyzikální: ročník 63, číslo 7, strana 39/Ú.3. 9 Ke konstrukci můžeme používat pouze tužku, pravítko a rovnoběžnítko. 10 viz předchozí poznámka 8

K přímce m veďme bodem B rovnoběžku, m. Průsečík přímek označme Y, tedy Y q m. q, m Sestrojili jsme rovnoběžník ABYX 11, pro který zřejmě platí: AB = XY. AX = BY V dalším řešení příkladu použijeme vět o podobnosti trojúhelníků. Sestrojme přímku n procházející body X, B a rovnoběžku k ní, procházející bodem Y. Tuto rovnoběžku označme n. 11 Těchto rovnoběžníků je nekonečně mnoho v závislosti na X, ovšem ke zvolenému X existuje právě jeden. 9

Trojúhelníky jsou shodné, neboť BAX CBY, ABX BCY, AX = BY, XB = YC, proto i AB = BC. Bod C je tedy hledané a jediné řešení úlohy. Postup konstrukce: 1 1. AB. p; AB p 3. X ; X p 4. q; ( q p) ( X q) 5. m; AX m m ; m m B m 6. ( ) ( ) 7. Y ; Y q m 8. n; BX n n ; n n Y n 9. ( ) ( ) 10. C; C p n 1 Dvě velká písmena v zápisu označují úsečku (např. AB je označení úsečky AB.) 10

Zadání: Danou úsečku AB Náhradní úloha z Rozhledů 13 rozdělte napůl. Vypracování: Ke konstrukci můžeme používat: tužku, pravítko a rovnoběžnítko. Konstrukce úlohy je velmi jednoduchá. Aby však nedošlo k pochybení o původu autora řešení, uvádím konstrukci jinou! Idea: Střední příčka rovnoběžníku prochází průsečíkem jeho úhlopříček. Konstrukce: Body A, B prochází jediná přímka, označme ji m a sestrojme k ní rovnoběžku n. Bodem veďme přímku o o m a bodem B přímku p rovnoběžně s přímkou o. Označme průsečíky: C p n, D o n. A ( ) 13 Rozhledy matematicko-fyzikální: ročník 63, číslo 7, strana 39/Ú.1. 11

Sestrojme úhlopříčky vzniklého rovnoběžníku veďme rovnoběžku q s přímkou o (potažmo s v hledaném bodě. Konstrukce: ABCD a jejich průsečíkem p ). Přímka q protíná úsečku AB Postup konstrukce: 1. m; AB m. n; ( n m) ( n m) 3. ; ( A o) ( o m o ) p; B p p o 4. ( ) ( ) 5. C ; C p n 6. D; D o n 7. u ; AC u 1 1 8. u ; BD u 9. U ; U u u 10. q; ( U q) ( q p) 11. S; S q m 1 1

Úloha navíc 14 Zadání: Sestrojte trojúhelník, je-li dáno v a o je délka osy úhlu γ. c, t c c Vypracování: Klíčem k řešení je bod H kružnice opsané, v němž se protínají osa strany a osa protilehlého úhlu. Důkaz: Plyne z věty o obvodovém úhlu a shodnosti Postup konstrukce: 15 1. CE ; CE = tc. l ; Tháletova kružnice nad CE 1 3. l ( C; v c ) 4. D; D l1 l 5. p; DE p AHS HBS (podle věty sss ). 14 Hejný M., Stehlíková N.: Elementární matematika I. Karolinum Praha 1995. Strana 75 / úloha 8. 15 Dvě velká písmena v zápisu označují úsečku (např. AB je označení úsečky AB.) 13

6. l 3 ( C; o c ) 7. F; ( F l 3 p) ( F DE 8. o; CF o 9. m; ( m p) ( E p) 10. H; H o m ) 11. n ; osa úsečky HC 1. S ; S n m 13. k ( S; SC ) 14. A ; A k p 15. B; ( B k p) ( B A) 16. ABC 14

Konstrukce: Diskuse: Je-li v c < o c < tc, má úloha jediné řešení. Je-li vc = o c = tc, má úloha nekonečně mnoho řešení. Ve všech ostatních případech řešení neexistuje. Proč tato úloha navíc? 1. Našel jsem jí ve vysokoškolských skriptech.. Řešení vychází z vlastnosti kružnice opsané, jíž jsem si nebyl vědom. 15

Příklad z knihy 16 Zadání: Sestrojte trojúhelník, jestliže jsou dané všechny tři těžnice t, t t. 1, 3 Vypracování: Narýsujme trojúhelník ABC. Bod B posuneme v posunutí ( A C) do bodu D a bod C v posunutí ( B C) do bodu F. Tak dostaneme trojúhelník ADF, ve kterém se každá strana rovná dvojnásobku příslušné těžnice trojúhelníku ABC a je s ní rovnoběžná. Přitom také každá strana trojúhelníku ABC tvoří dvě třetiny příslušné těžnice trojúhelníku ADF, proto bod C je těžištěm tohoto trojúhelníka. Úsečka AD je úhlopříčkou rovnoběžníku ABDC a proto t = 1. AE ED = Těžnice t a t jsou střední příčky v trojúhelnících 3 BDF a ABF, a proto DF = t a AF = t3 1 1 Dále CE = BC = CF. EF je těžnicí trojúhelníku ADF a bod C, pro 1 který platí CE = FE, je těžiště trojúhelníku ADF. 3 Důkaz vyplývá z rozboru úlohy. Diskuse řešení: Konstrukce je možná právě tehdy, když existuje trojúhelník ADF. 16 Šofr, B.: Euklidovské geometrické konstrukce. Strana 51/ příklad 1. 16

Postup konstrukce: 1. AD ; AD = t1. k1( D; t ) 3. k ( A; t3 ) 4. F; F k1 k 5. E; E = A o D 6. C ; ( C EF ) ( FC : CE = :1) 7. B B = S ( C) 8. ABC ; 17 E Konstrukce: 17 Bod B je obraz bodu C ve středové souměrnosti se středem v bodě E. 17

Úloha na vybraný problém 18 Definice: Nechť existují kružnice připsané trojúhelníku ABC a jejich dotykové body N1, N, N 3 postupně s hranami AB, BC, CA. Spojíme-li vždy tento dotykový bod s protilehlým vrcholem trojúhelníku, všechny tři přímky se protnou v jediném bodě trojúhelníka ( N ), který se nazývá Nagelův bod. Zadání: Najděte polohu Nagelova bodu v pravoúhlém trojúhelníku ABC, pokud jsou dány délky jeho odvěsen. Vypracování: Rozbor: Trojúhelník ABC narýsujme podle věty sus. Konstrukce připsaných kružnic závisí na nalezení jejich středů, které leží v průsečících os úhlů přilehlých k hranám trojúhelníka. Vzniklé tři dotykové body N1, N, N 3 postupně spojme s protilehlými vrcholy C, A, B. Průsečík těchto spojnic je hledaný Nagelův bod. Diskuse: Negalův bod lze najít pro každý trojúhelník, neboť každý trojúhelník splňuje podmínky definice. Postup konstrukce: o 1. ABC ; ACB = 90, BC = a, CA = b. X ; X a BA; BA < BX 3. Y; Y a CB; CB < Z; Z a AC; o ; osa úhlu CAX 1 AC o ; osa úhlu ABY o ; osa úhlu BCZ 3 < CY AZ 4. k1; k1( S1; S1 AB ); S1 o1 o k; k ( S ; S BC ); S o o k3; k3 ( S3; S3 CA ); S3 o3 o1 5. N1, N, N 3 - dotykové body kružnic a hran 6. úsečky N1 C, N A, N 3B ; N N C N A N B 7. ( ) N 1 3 3 18 Švrček, J., Vanžura, J.: Geometrie trojúhelníka. Strana 41. 18

Konstrukce: 19

Náhradní úloha na vybraný problém - Lemoinův bod Zadání: Nechť je dán libovolný trojúhelník MNO. Sestrojte trojúhelník ABC tak, aby těžiště trojúhelníka MNO bylo Lemoinovým bodem trojúhelníka ABC. Vypracování: Terminologie Lemoinovým bodem nazýváme průsečík symedián trojúhelníka. Symediánou z vrcholu A trojúhelníka ABC nazveme přímku souměrně sdruženou podle osy úhlu BAC s těžnicí (přímkou) z tohoto vrcholu. 19 Rozbor Vyjděme z věty: Buď L Lemoinův bod trojúhelníka ABC a buď L L L úpatnicový trojúhelník příslušný Lemoinovu bodu. Potom Lemoinův bod je těžištěm úpatnicového trojúhelníka. Obrácením předpokladů a tvrzení získáme návod k řešení. Postup konstrukce: 1. MNO. t 1, t, t3; těžnice MNO příslušející vrcholům po řadě M, N, O 3. a, b, c; kolmice k težnicím t1, t, t3 ve vrcholech M, N, O 4. ABC Diskuse: Úloha má vždy právě jedno řešení. Konstrukce: Proč tato úloha? Úlohu jsem si vybral proto, že popisuje další důležitý bod trojúhelníka. 19 Švrček, J.: Vybrané kapitoly z geometrie trojúhelníka 0

OBSAH První příklad ze zadávacích listů...1 Druhý příklad ze zadávacích listů...6 Úloha z Rozhledů...8 Náhradní úloha z Rozhledů...11 Úloha navíc...13 Příklad z knihy...16 Úloha na vybraný problém...18 Náhradní úloha na vybraný problém - Lemoinův bod...0 OBSAH...1 1