Многоугао и круг – дефиниције и особине

Дефиниције и формуле илустроване једноставним примерима.

Задаци


МНОГОУГАО И КРУГ

Многоугао:

Примери многоуглова: петоугао, шестоугао,...,  n – тоугао, n∈Nn \in \mathbb{N}.

Правилан петоугао:

304

Правилан шестоугао:

 305

Број дијагонала из једног темена многоугла је

 dn=n−3{d_n} = n - 3

где je nn број страница тог многоугла.

Укупан број дијагонала једног многоугла је
 D=n⋅(n−3)2D = \frac{{n \cdot \left( {n - 3} \right)}}{2}

Збир свих унутрашњих углова многоугла је

 Sn=(n−2)⋅180∘{S_n} = \left( {n - 2} \right) \cdot {180^ \circ }

Многоугао је правилан ако су му странице међусобно подударне, као и сви унутрашњи углови.

Унутрашњи угао правилног n – тоугла је

α=Snn=(n−2)⋅180∘n\alpha = \frac{{{S_n}}}{n} = \frac{{\left( {n - 2} \right) \cdot {{180}^ \circ }}}{n}

За спољашњи угао α1\alpha _1 правилног n – тоугла важи

α+α1=180∘n⋅α1=360∘\begin{aligned}&\alpha + {\alpha _1} = {180^ \circ } \\ &n \cdot {\alpha _1} = {360^ \circ }\end{aligned}

За централни угао правилног n – тоугла важи

φ=360∘n\varphi = \frac{{{{360}^ \circ }}}{n} 

Обим правилног n – тоугла важи

 O=n⋅aO = n \cdot a

где је aa дужина странице тог многоугла.

Површина правилног n – тоугла се у општем случају рачуна преко формуле

 P=n⋅a⋅r2P = \frac{{n \cdot a \cdot r}}{2}

где је aa дужина странице многоугла, nn број страница тог многоугла, а rr полупречник уписаног круга у многоугао.

Неки правилни многоуглови са којима смо се већ сусретали су једнакостранични троугао, квадрат, правилан шестоугао, итд. Њихове формуле за површину су:

 P3=a234P4=a2P6=32a23\begin{aligned}&{P_3} = \frac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} \\ &{P_4} = {a^2} \\ &{P_6} = \frac{3}{2}{a^2}\sqrt 3\end{aligned}

Круг:

Кружница (кружна линија) је скуп свих тачака једне равни које су подједнако удаљене од једне тачке те равни коју називамо центар. Нпр.ако је центар круга тачка О,а полупречник круга r, кружници припадају све тачке које су од О удаљене за r.

Круг (кружна површ) је скуп свих тачака у равни које су од тачке О  на растојању мањем или једнаком од r.

 306

АB – пречник круга

ОА – полупречник круга

BC – тетива круга

ОЕ – централно растојање

t – тангента круга

Полупречник круга је растојање између центра круга и било које тачке на кружници. Полупречник означавамо са r.

Пречник круга је дуж која спаја било које две тачке на кружници и пролази кроз центар круга.

Пречник је два пута дужи од полупречника, и њега обележавамо са 2r.

Тетива је дуж која спаја две тачке на кружници. Најдужа тетива је пречник.

Тангента је права која додирује кружницу у једној тачки. Тангента је нормална на полупречник круга који садржи тачку у којој тангента додирује кружницу.

Периферијски угао је угао чије је теме на кружници,а краци су му тетиве кружнице. Централни угао је угао чије је теме у центру кружнице,а краци су му полупречници.

Периферијски угао је два пута мањи од централног угла над истим кружним луком.

Периферисјки угао над пречником је прав.

 307

Обим круга:

O=2rππ≈3.14=227\begin{aligned}&O = 2r\pi \\ &\pi \approx 3.14 = \frac{{22}}{7}\end{aligned}

где је rr дужина полупречника круга.

Део дужине кружне линије одређене углом α\alpha назива се дужина кружног лука и износи

 l=rπα180∘l = \frac{{r\pi \alpha }}{{{{180}^ \circ }}}

Површина круга:

 P=r2πP = {r^2}\pi

где је rr дужина полупречника круга.

Површина кружног исечка одређеног углом α\alpha:

 Pi=r⋅l2=r2πα360∘{P_i} = \frac{{r \cdot l}}{2} = \frac{{{r^2}\pi \alpha }}{{{{360}^ \circ }}}

 308

Површина кружног прстена:

P=r12π−22πP = r_1^2\pi - _2^2\pi

309


Збир унутрашњих углова nn-тоугла је (n−2)⋅180∘(n - 2) \cdot 180^\circ, из једног темена полази n−3n - 3 дијагонала, а укупно их има D=n(n−3)2D = \frac{n(n - 3)}{2}. Правилан многоугао има једнаке странице и углове: унутрашњи угао му је (n−2)⋅180∘n\frac{(n - 2) \cdot 180^\circ}{n}, а централни 360∘n\frac{360^\circ}{n}.

Обим круга је O=2rπO = 2r\pi, а површина P=r2πP = r^2\pi. Лук над централним углом α\alpha има дужину l=rπα180∘l = \frac{r\pi\alpha}{180^\circ}, а исечак површину Pi=r2πα360∘P_i = \frac{r^2\pi\alpha}{360^\circ}. Периферијски угао је половина централног угла над истим луком, а периферијски угао над пречником је прав. Тангента је нормална на полупречник у тачки додира. Пазите да ли је задат полупречник или пречник.

α = 45°O
16 cm
45°
Дужина лука l
12,6 cm
Површина исечка
100,5 cm²
Површина круга
804,2 cm²
Исечак је онолики део круга колики је део пуног угла његов централни угао: за α=45∘\alpha = 45^\circ то је 45360=18\frac{45}{360} = \frac{1}{8} круга. Зато и лук и површина исечка расту сразмерно углу α\alpha.

Формуле за круг и исечак користе инжењери за точкове, цеви и кружне токове, а сви ми кад делимо пицу или торту. Правилни многоуглови су у саобраћајним знацима, плочицама и навртњима.

Парче пице

Пица пречника 32 cm исечена је на 8 једнаких парчади. Колика је површина једног парчета и колико је дуга његова корица, то јест кружни лук?

Решење

  1. Полупречник је r=32:2=16r = 32 : 2 = 16 cm, а централни угао једног парчета α=360∘:8=45∘\alpha = 360^\circ : 8 = 45^\circ.
  2. Површина исечка: Pi=r2πα360∘=256π⋅45∘360∘=32π≈100,5P_i = \frac{r^2\pi\alpha}{360^\circ} = \frac{256\pi \cdot 45^\circ}{360^\circ} = 32\pi \approx 100{,}5 cm².
  3. Дужина лука: l=rπα180∘=16π⋅45∘180∘=4π≈12,6l = \frac{r\pi\alpha}{180^\circ} = \frac{16\pi \cdot 45^\circ}{180^\circ} = 4\pi \approx 12{,}6 cm.

Одговор: Једно парче има површину око 100,5 cm², а корица је дуга око 12,6 cm.

Задатак за вежбу

Саобраћајни знак „Стоп“ има облик правилног осмоугла. Колики је његов унутрашњи угао и колико дијагонала има осмоугао?

Прикажи решење

α=(8−2)⋅180∘8=135∘\alpha = \frac{(8 - 2) \cdot 180^\circ}{8} = 135^\circ, а D=8⋅(8−3)2=20D = \frac{8 \cdot (8 - 3)}{2} = 20 дијагонала.