← Wszystkie rozdziały
ROZDZIAŁ 04

Figury
geometryczne.

Nauczysz się rozpoznawać i analizować figury geometryczne, korzystać z twierdzenia Pitagorasa oraz rozwiązywać problemy geometryczne w układzie współrzędnych.

NA POCZĄTEK

Gdzie wykorzystujemy geometrię w prawdziwym życiu?

Geometria nie jest tylko rysowaniem trójkątów i obliczaniem pól. Jest wykorzystywana wszędzie tam, gdzie trzeba opisywać kształty, odległości, kąty i położenie obiektów.

Budownictwo Projektowanie budynków, dachów, schodów, ścian i konstrukcji.
Architektura Obliczanie wymiarów pomieszczeń, kątów, powierzchni i długości.
Mapy i nawigacja Obliczanie odległości między punktami i wyznaczanie pozycji.
Informatyka i grafika Gry komputerowe, grafika 2D i 3D, animacje i modelowanie.
Geodezja Pomiar działek, budynków, dróg i odległości.
Sport Wyznaczanie odległości, kątów i trajektorii ruchu zawodników lub piłki.
01

Figury geometryczne na płaszczyźnie

Figura geometryczna to zbiór punktów na płaszczyźnie. W geometrii zajmujemy się między innymi punktami, prostymi, odcinkami, kątami i wielokątami.

Punkt Nie ma długości ani szerokości. Oznaczamy go wielką literą, np. A.
Odcinek Część prostej ograniczona dwoma punktami.
Prosta Nie ma początku ani końca.
Kąt Tworzą go dwie półproste mające wspólny początek.

Wielokąty

Wielokąt to figura ograniczona odcinkami. Odcinki te nazywamy bokami.

Figura Liczba boków Przykład
Trójkąt 3 △
Czworokąt 4 □
Pięciokąt 5 ⬠
Sześciokąt 6 ⬡
02

Trójkąty

Trójkąt jest wielokątem posiadającym trzy boki, trzy wierzchołki i trzy kąty.

Podział ze względu na boki

Trójkąt równoboczny Wszystkie trzy boki mają taką samą długość. Każdy kąt ma 60°.
Trójkąt równoramienny Ma dwa boki równej długości.
Trójkąt różnoboczny Wszystkie boki mają różne długości.

Podział ze względu na kąty

Ostrokątny Wszystkie kąty są mniejsze niż 90°.
Prostokątny Jeden kąt ma dokładnie 90°.
Rozwartokątny Jeden kąt jest większy niż 90°.
Suma kątów w każdym trójkącie = 180°

Oblicz trzeci kąt trójkąta

Wpisz dwa kąty trójkąta. Program obliczy trzeci.

Wynik pojawi się tutaj.
03

Czworokąty

Czworokąt to wielokąt posiadający cztery boki, cztery wierzchołki i cztery kąty.

Kwadrat Cztery równe boki i cztery kąty proste.
Prostokąt Przeciwległe boki są równe, wszystkie kąty mają 90°.
Romb Wszystkie boki są równe.
Równoległobok Przeciwległe boki są równoległe i równe.
Trapez Ma co najmniej jedną parę boków równoległych.
Deltoid Ma dwie pary sąsiednich boków równej długości.

Pola najważniejszych czworokątów

Figura Wzór na pole
Kwadrat P = a²
Prostokąt P = a · b
Równoległobok P = a · h
Trójkąt P = a · h / 2
Trapez P = (a + b) · h / 2

Kalkulator pola prostokąta

Podaj długość i szerokość prostokąta.

Wynik pojawi się tutaj.
04

Twierdzenie Pitagorasa

Twierdzenie Pitagorasa dotyczy trójkątów prostokątnych.

Bok znajdujący się naprzeciwko kąta prostego nazywamy przeciwprostokątną. Pozostałe dwa boki to przyprostokątne.

a b c A B C
a² + b² = c²

gdzie a i b są przyprostokątnymi, a c jest przeciwprostokątną.

Przykład

Przyprostokątne mają długości 3 cm i 4 cm. Obliczamy przeciwprostokątną.

3² + 4² = c²
9 + 16 = c²
25 = c²
c = 5

Przeciwprostokątna ma długość 5 cm.

Kalkulator twierdzenia Pitagorasa

Podaj długości obu przyprostokątnych.

Wynik pojawi się tutaj.
05

Przekątna kwadratu

Przekątna kwadratu dzieli go na dwa trójkąty prostokątne. Możemy więc wykorzystać twierdzenie Pitagorasa.

d² = a² + a²

d² = 2a²

d = a√2
Przykład

Bok kwadratu ma długość 6 cm.

d = 6√2 cm

W przybliżeniu:

d ≈ 8,49 cm

Przekątna kwadratu

Podaj długość boku kwadratu.

Wynik pojawi się tutaj.
06

Wysokość trójkąta równobocznego

Wysokość trójkąta równobocznego dzieli go na dwa przystające trójkąty prostokątne.

Korzystając z twierdzenia Pitagorasa otrzymujemy:

h = a√3 / 2
Przykład

Bok trójkąta równobocznego ma 8 cm.

h = 8√3 / 2
h = 4√3 cm

W przybliżeniu:

h ≈ 6,93 cm

Wysokość trójkąta równobocznego

Wynik pojawi się tutaj.
07

Zastosowanie twierdzenia Pitagorasa

Twierdzenie Pitagorasa jest szczególnie przydatne, gdy znamy dwie długości w trójkącie prostokątnym i chcemy znaleźć trzecią.

Drabina oparta o ścianę

Drabina ma długość 5 m, a jej dolny koniec znajduje się 3 m od ściany. Jak wysoko sięga?

3² + h² = 5²
9 + h² = 25
h² = 16
h = 4

Drabina sięga na wysokość 4 m.

Drabina Obliczanie wysokości, na którą sięga drabina.
Dach Obliczanie długości krokwi i innych elementów.
Przekątna prostokąta Obliczanie najkrótszej drogi między przeciwległymi wierzchołkami.
Odległości Obliczanie odległości pomiędzy punktami.

Problem z drabiną

Podaj długość drabiny oraz odległość jej podstawy od ściany. Obliczymy wysokość.

Wynik pojawi się tutaj.
08

Trójkąt 90°–45°–45°

Jest to szczególny przypadek trójkąta prostokątnego. Dwa kąty ostre mają po 45°, dlatego jego przyprostokątne są równe.

a = b

Jeśli znamy długość przyprostokątnej, przeciwprostokątna wynosi:

c = a√2

Jeśli znamy przeciwprostokątną:

a = c√2 / 2
Przykład

Przyprostokątna ma długość 7 cm.

c = 7√2 ≈ 9,90 cm

Trójkąt 45°–45°–90°

Podaj długość przyprostokątnej.

Wynik pojawi się tutaj.
09

Trójkąt 90°–30°–60°

To drugi bardzo ważny szczególny trójkąt prostokątny. Jego boki pozostają w określonych proporcjach.

1 : √3 : 2

Oznacza to:

  • naprzeciwko kąta 30° znajduje się najkrótszy bok — a,
  • naprzeciwko kąta 60° znajduje się bok — a√3,
  • naprzeciwko kąta 90° znajduje się przeciwprostokątna — 2a.
Przykład

Jeśli najkrótszy bok ma długość 5 cm:

a = 5
drugi bok = 5√3
przeciwprostokątna = 10

Trójkąt 30°–60°–90°

Podaj najkrótszy bok a.

Wynik pojawi się tutaj.
10

Odcinki w układzie współrzędnych

Jeśli znamy współrzędne dwóch punktów, możemy obliczyć długość odcinka łączącego te punkty.

Dla punktów:

A(x₁, y₁)     B(x₂, y₂)

długość odcinka AB wynosi:

AB = √[(x₂ − x₁)² + (y₂ − y₁)²]

Wzór wynika bezpośrednio z twierdzenia Pitagorasa.

Przykład

Dane są punkty:

A(1, 2)
B(4, 6)

Różnice współrzędnych:

Δx = 4 − 1 = 3
Δy = 6 − 2 = 4

Zatem:

AB = √(3² + 4²)
AB = √25
AB = 5

Odległość między punktami

Podaj współrzędne punktów A i B.

Wynik pojawi się tutaj.

Wizualizacja punktów

Wpisz współrzędne punktów i zobacz odcinek w układzie współrzędnych.

11

Dowodzenie w geometrii

Dowodzenie matematyczne polega na pokazaniu, że dane twierdzenie jest prawdziwe. Nie wystarczy sprawdzić go dla kilku przykładów.

Jak budować dowód?

1
Zapisz założenia

Określ dokładnie, co wiemy z treści zadania.

2
Zapisz tezę

Określ, co chcemy udowodnić.

3
Wykorzystaj znane własności

Korzystaj z definicji, twierdzeń, wzorów i własności figur.

4
Wyciągnij wniosek

Pokaż logicznie, że teza wynika z wcześniejszych informacji.

Przykład dowodu

Suma kątów w trójkącie

Chcemy wykazać, że suma kątów wewnętrznych trójkąta wynosi 180°.

Przez jeden wierzchołek trójkąta prowadzimy prostą równoległą do przeciwległego boku.

Korzystamy z własności kątów przy prostych równoległych. Otrzymane kąty odpowiadają kątom trójkąta.

α + β + γ = 180°

Zatem suma kątów wewnętrznych każdego trójkąta wynosi 180°.

Ważne w dowodzeniu

Nie wystarczy rysunek Rysunek pomaga zrozumieć problem, ale sam nie jest dowodem.
Każdy krok musi wynikać z poprzedniego Dowód powinien być logicznym ciągiem argumentów.
Korzystaj z twierdzeń Możesz używać wcześniej udowodnionych twierdzeń i znanych własności.
Wyraźnie zapisz wniosek Na końcu pokaż, że dokładnie to, co miało zostać udowodnione, zostało wykazane.
12

Sprawdź się

Zadanie 1 — Pitagoras

Przyprostokątne trójkąta prostokątnego mają długości 6 cm i 8 cm. Oblicz przeciwprostokątną.

Wynik pojawi się tutaj.

Zadanie 2 — przekątna

Bok kwadratu ma 5 cm. Jaki jest wzór na jego przekątną?

Wynik pojawi się tutaj.

Zadanie 3 — układ współrzędnych

Punkty A(0,0) i B(3,4). Oblicz długość AB.

Wynik pojawi się tutaj.

Zadanie 4 — trójkąt 30°–60°–90°

Najkrótszy bok ma 4 cm. Jaką długość ma przeciwprostokątna?

Wynik pojawi się tutaj.

Zadanie 5 — trójkąt 45°–45°–90°

Przyprostokątna ma 6 cm. Podaj przybliżoną długość przeciwprostokątnej.

Wynik pojawi się tutaj.