Lecția VII.4.3 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

\( \mathcal{A}_{ABCD} = AB \cdot BC = 192 \text{ cm}^2 \) \( 16 \cdot BC = 192 \implies BC = \frac{192}{16} = 12 \text{ cm} \) În \( \triangle ABC, \measuredangle B = 90^\circ \implies AC^2 = AB^2 + BC^2 \) \( AC^2 = 16^2 + 12^2 = 256 + 144 = 400 \implies AC = \sqrt{400} = 20 \text{ cm} \) În \( \triangle ABC, BE \perp AC \implies AB^2 = AE \cdot AC \) (Teorema catetei) \( 16^2 = AE \cdot 20 \implies 256 = AE \cdot 20 \) \( AE = \frac{256}{20} = 12,8 \text{ cm} \) Răspuns corect: c. \( 12,8 \text{ cm} \)

Rezolvare detaliată

Pasul 1: Determinarea lățimii dreptunghiului

Știm că aria unui dreptunghi este produsul dintre lungime și lățime: \( \mathcal{A} = AB \cdot BC \). Din enunț avem \( \mathcal{A} = 192 \text{ cm}^2 \) și \( AB = 16 \text{ cm} \). \[ 192 = 16 \cdot BC \implies BC = \frac{192}{16} = 12 \text{ cm} \]

Pasul 2: Calcularea lungimii diagonalei \( AC \)

Dreptunghiul \( ABCD \) are unghiul \( \widehat{B} = 90^\circ \). În triunghiul dreptunghic \( ABC \), aplicăm Teorema lui Pitagora pentru a afla ipotenuza \( AC \): \[ AC^2 = AB^2 + BC^2 \] \[ AC^2 = 16^2 + 12^2 = 256 + 144 = 400 \] \[ AC = \sqrt{400} = 20 \text{ cm} \]

Pasul 3: Aplicarea Teoremei catetei pentru determinarea segmentului \( AE \)

În triunghiul dreptunghic \( ABC \), segmentul \( BE \) este înălțimea corespunzătoare ipotenuzei \( AC \). Conform Teoremei catetei, pătratul catetei \( AB \) este egal cu produsul dintre ipotenuza \( AC \) și proiecția sa pe ipotenuză, care este chiar segmentul \( AE \): \[ AB^2 = AC \cdot AE \] Înlocuim valorile cunoscute: \[ 16^2 = 20 \cdot AE \] \[ 256 = 20 \cdot AE \]

Pasul 4: Calculul final al lungimii \( AE \)

Izolăm \( AE \) în ecuație pentru a găsi lungimea segmentului: \[ AE = \frac{256}{20} \] Pentru a simplifica, putem împărți prin 2: \[ AE = \frac{128}{10} = 12,8 \text{ cm} \] Comparând rezultatul obținut cu opțiunile din enunț, observăm că acesta corespunde variantei c.

Rezolvare scurtă:

\( BC = \frac{192}{16} = 12 \text{ cm} \) \( AC = \sqrt{16^2 + 12^2} = \sqrt{400} = 20 \text{ cm} \) \( AB^2 = AE \cdot AC \implies 16^2 = AE \cdot 20 \implies 256 = 20 \cdot AE \) \( AE = \frac{256}{20} = 12,8 \text{ cm} \) Răspuns: c

Cele mai importante aspecte ale lecției

Relații metrice în triunghiul dreptunghic:
• T. Pitagora: \( ip^2 = c_1^2 + c_2^2 \)
• T. Înălțimii: \( h^2 = pr_1 \cdot pr_2 \) (produsul proiecțiilor catetelor).
• T. Catetei: \( c^2 = pr_c \cdot ip \)
Trigonometrie: \( \sin = \frac{\text{op}}{\text{ip}} \), \( \cos = \frac{\text{al}}{\text{ip}} \), \( \text{tg} = \frac{\text{op}}{\text{al}} \), \( \text{ctg} = \frac{\text{al}}{\text{op}} \). Relația de bază: \( \sin^2 x + \cos^2 x = 1 \).
Aria triunghiului: \( \frac{b \cdot c \cdot \sin A}{2} \)
Poligoane regulate (\( \text{funcție de raza } R \)):
• Tr. echilateral: \( l_3 = R\sqrt{3}, a_3 = \frac{R}{2} \)
• Pătrat: \( l_4 = R\sqrt{2}, a_4 = \frac{R\sqrt{2}}{2} \)
• Hexagon: \( l_6 = R, a_6 = \frac{R\sqrt{3}}{2} \)
Proiecția ortogonală a unui punct pe o dreaptă este piciorul perpendicularei duse din acel punct pe dreapta respectivă.
Proiecția ortogonală a unui segment pe o dreaptă este segmentul determinat de proiecțiile ortogonale ale capetelor segmentului pe acea dreaptă. Dacă segmentul este perpendicular pe dreaptă, proiecția sa este un singur punct.
Un triunghi dreptunghic ABC cu unghiul drept în A. O înălțime este coborâtă din A pe ipotenuza BC, formând un unghi drept în punctul D de pe BC. Segmentul BD reprezintă proiecția catetei AB pe ipotenuză, iar segmentul DC reprezintă proiecția catetei AC pe ipotenuză.
Într-un triunghi dreptunghic \( ABC \) (\( \measuredangle A = 90^\circ \)) cu înălțimea \( AD \perp BC \):
• Proiecția catetei \( AB \) pe ipotenuza \( BC \) este segmentul \( BD \).
• Proiecția catetei \( AC \) pe ipotenuza \( BC \) este segmentul \( DC \).
Teorema înălțimii: Într-un triunghi dreptunghic, lungimea înălțimii corespunzătoare ipotenuzei este media geometrică a lungimilor segmentelor determinate de ea pe ipotenuză.
\[ AD^2 = BD \cdot DC \quad \text{sau} \quad AD = \sqrt{BD \cdot DC} \] (unde \( AD \) este înălțimea, iar \( BD \) și \( DC \) sunt proiecțiile catetelor pe ipotenuză)
Teorema catetei: Lungimea unei catete este egală cu media geometrică dintre lungimea ipotenuzei și lungimea proiecției acelei catete pe ipotenuză.
\[ AB^2 = BD \cdot BC \quad \text{și} \quad AC^2 = DC \cdot BC \]
Într-un triunghi dreptunghic \( ABC \) (\( \measuredangle A = 90^\circ \)), înălțimea este \( AD \perp BC \). Știind că \( BD = 4 \) cm și \( DC = 9 \) cm, calculați înălțimea \( AD \) și ipotenuza \( BC \).
Conform teoremei înălțimii: \( AD^2 = BD \cdot DC = 4 \cdot 9 = 36 \). Deci \( AD = \sqrt{36} = 6 \) cm.
Ipotenuza este suma proiecțiilor: \( BC = BD + DC = 4 + 9 = 13 \) cm.
Teorema lui Pitagora: Pătratul lungimii ipotenuzei unui triunghi dreptunghic este egal cu suma pătratelor lungimilor catetelor.
\[ BC^2 = AB^2 + AC^2 \quad \text{(pentru } \measuredangle A = 90^\circ \text{)} \]
Reciproca teoremei lui Pitagora: Dacă pătratul lungimii unei laturi a unui triunghi este egal cu suma pătratelor lungimilor celorlalte două laturi, atunci triunghiul este dreptunghic.
Verificați dacă un triunghi cu laturile de \( 5 \) cm, \( 12 \) cm și \( 13 \) cm este dreptunghic.
Calculăm pătratul laturii celei mai mari: \( 13^2 = 169 \).
Calculăm suma pătratelor celorlalte două laturi: \( 5^2 + 12^2 = 25 + 144 = 169 \).
Deoarece \( 169 = 169 \), conform reciprocei teoremei lui Pitagora, triunghiul este dreptunghic.
Trigonometria studiază relațiile dintre laturile și unghiurile unui triunghi. Într-un triunghi dreptunghic, pentru un unghi ascuțit \( x \), definim următoarele rapoarte constante:
\[ \sin x = \frac{\text{cateta opusă}}{\text{ipotenuză}} \quad \quad \cos x = \frac{\text{cateta alăturată}}{\text{ipotenuză}} \] \[ \text{tg } x = \frac{\text{cateta opusă}}{\text{cateta alăturată}} \quad \quad \text{ctg } x = \frac{\text{cateta alăturată}}{\text{cateta opusă}} \]
Relații fundamentale:
  • Formula fundamentală a trigonometriei: \( \sin^2 x + \cos^2 x = 1 \)
  • \( \text{tg } x = \frac{\sin x}{\cos x} \); \( \text{ctg } x = \frac{\cos x}{\sin x} \)
  • Pentru unghiuri complementare (\( x \) și \( 90^\circ - x \)): \( \sin x = \cos(90^\circ - x) \) și \( \text{tg } x = \text{ctg}(90^\circ - x) \)
  • Formula unghiului dublu (utilă în aplicații): \( \sin 2x = 2 \cdot \sin x \cdot \cos x \)
Tabelul valorilor trigonometrice uzuale:
Unghi \( 30^\circ \) \( 45^\circ \) \( 60^\circ \)
sin \( \frac{1}{2} \) \( \frac{\sqrt{2}}{2} \) \( \frac{\sqrt{3}}{2} \)
cos \( \frac{\sqrt{3}}{2} \) \( \frac{\sqrt{2}}{2} \) \( \frac{1}{2} \)
tg \( \frac{\sqrt{3}}{3} \) \( 1 \) \( \sqrt{3} \)
ctg \( \sqrt{3} \) \( 1 \) \( \frac{\sqrt{3}}{3} \)
Aria unui triunghi oarecare se poate calcula folosind lungimile a două laturi și sinusul unghiului dintre ele.
\[ \mathcal{A} = \frac{b \cdot c \cdot \sin A}{2} \] (unde \( b \) și \( c \) sunt lungimile a două laturi, iar \( A \) este unghiul dintre ele)
Un triunghi are două laturi de \( 4 \) cm și \( 10 \) cm, iar unghiul dintre ele este de \( 30^\circ \). Calculați aria sa.
\( \mathcal{A} = \frac{4 \cdot 10 \cdot \sin 30^\circ}{2} \). Cum \( \sin 30^\circ = 0,5 \), obținem:
\( \mathcal{A} = \frac{40 \cdot 0,5}{2} = \frac{20}{2} = 10 \text{ cm}^2 \).
Apotema (\( a_n \)): Distanța de la centrul cercului circumscris la o latură a poligonului regulat.
Notăm cu \( R \) raza cercului și cu \( l_n \) latura poligonului regulat cu \( n \) laturi.
Latură: \( l_3 = R\sqrt{3} \)
Apotemă: \( a_3 = \frac{R}{2} \)
Arie: \( \mathcal{A}_3 = \frac{3R^2\sqrt{3}}{4} \)
Latură: \( l_4 = R\sqrt{2} \)
Apotemă: \( a_4 = \frac{R\sqrt{2}}{2} \)
Arie: \( \mathcal{A}_4 = 2R^2 \)
Latură: \( l_6 = R \)
Apotemă: \( a_6 = \frac{R\sqrt{3}}{2} \)
Arie: \( \mathcal{A}_6 = \frac{3R^2\sqrt{3}}{2} \)
Un pătrat este înscris într-un cerc cu raza \( R = 5\sqrt{2} \) cm. Calculați lungimea laturii pătratului.
Folosind formula laturii pătratului: \( l_4 = R\sqrt{2} \).
\( l_4 = (5\sqrt{2}) \cdot \sqrt{2} = 5 \cdot 2 = 10 \) cm.

Exerciții

Ușoară: Într-un triunghi dreptunghic, catetele au lungimile de \( 6 \) cm și \( 8 \) cm. Calculați lungimea ipotenuzei și valoarea sinusului celui mai mic unghi ascuțit.
Aplicăm teorema lui Pitagora pentru a afla ipotenuza \( ip \):
\( ip^2 = 6^2 + 8^2 = 36 + 64 = 100 \implies ip = 10 \) cm.
Cel mai mic unghi ascuțit se opune catetei celei mai mici (\( 6 \) cm).
\( \sin = \frac{\text{cateta opusă}}{\text{ipotenuză}} = \frac{6}{10} = \frac{3}{5} = 0,6 \).
Medie: Un hexagon regulat are latura \( l_6 = 8 \) cm. Aflați raza cercului circumscris (\( R \)), apotema hexagonului (\( a_6 \)) și aria acestuia.
1. Raza cercului: Pentru hexagon, \( R = l_6 = 8 \) cm.
2. Apotema: \( a_6 = \frac{R\sqrt{3}}{2} = \frac{8\sqrt{3}}{2} = 4\sqrt{3} \) cm.
3. Aria: Formula este \( \mathcal{A}_6 = \frac{3R^2\sqrt{3}}{2} \).
\( \mathcal{A}_6 = \frac{3 \cdot 8^2 \cdot \sqrt{3}}{2} = \frac{3 \cdot 64 \cdot \sqrt{3}}{2} = 96\sqrt{3} \text{ cm}^2 \).
Dificilă: Într-un triunghi dreptunghic \( ABC \) (\( \measuredangle A = 90^\circ \)), înălțimea \( AD \) împarte ipotenuza \( BC \) în două segmente: \( BD = 3 \) cm și \( DC = 12 \) cm. Calculați:
a) Înălțimea \( AD \) și catetele \( AB \), \( AC \).
b) Aria triunghiului \( ABC \).
c) Valoarea pentru \( \text{tg}(\measuredangle ACB) \).
a) \( BC = BD + DC = 3 + 12 = 15 \) cm.
Teorema înălțimii: \( AD^2 = BD \cdot DC = 3 \cdot 12 = 36 \implies AD = 6 \) cm.
Teorema catetei pentru AB: \( AB^2 = BD \cdot BC = 3 \cdot 15 = 45 \implies AB = 3\sqrt{5} \) cm.
Teorema catetei pentru AC: \( AC^2 = DC \cdot BC = 12 \cdot 15 = 180 \implies AC = 6\sqrt{5} \) cm.
b) \( \mathcal{A}_{ABC} = \frac{AB \cdot AC}{2} = \frac{3\sqrt{5} \cdot 6\sqrt{5}}{2} = \frac{18 \cdot 5}{2} = 45 \text{ cm}^2 \).
c) În \( \triangle ABC \): \( \text{tg}(\measuredangle ACB) = \frac{\text{cateta opusă (AB)}}{\text{cateta alăturată (AC)}} = \frac{3\sqrt{5}}{6\sqrt{5}} = \frac{1}{2} \).

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: