Математика, уџбеник са збирком задатака за први разред гимназије, Klett
- TAGS
- gimnazija
- klett
- matematika
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Небојша Икодиновић<br />
МАТЕМАТИКА<br />
Уџбеник <strong>са</strong> <strong>збирком</strong> <strong><strong>за</strong>датака</strong> <strong>за</strong> <strong>први</strong> <strong>разред</strong> гимназијe<br />
1.<br />
Уџбеник<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Небојша Икодиновић<br />
МАТЕМАТИКА<br />
Уџбеник <strong>са</strong> <strong>збирком</strong> <strong><strong>за</strong>датака</strong><br />
<strong>за</strong> <strong>први</strong> <strong>разред</strong> <strong>гимназије</strong><br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
<strong>Математика</strong><br />
Уџбеник <strong>са</strong> <strong>збирком</strong> <strong><strong>за</strong>датака</strong><br />
<strong>за</strong> <strong>први</strong> <strong>разред</strong> <strong>гимназије</strong><br />
Прво издање<br />
Аутор: др Небојша Икодиновић<br />
Илустрације: Андреј Војковић, Милан Драгојловић, shutterstock<br />
Рецензенти: проф. др Радо<strong>са</strong>в Ђорђевић, Природно-математички факултет у Крагујевцу<br />
Милибор Саковић, Прва економска школа у Београду<br />
Невена Василић Лукић, Прва београдска гимназија<br />
Графичко обликовање и обликовање корица: „Total Idea”, Нови Сад<br />
Лектура: Јована Ђокић, Весна Јованкић<br />
Издавач: Издавачка кућа „Кlett” д.о.о.<br />
Маршала Бирјузова 3–5/IV, 11000 Београд<br />
Teл.: 011/3348-384, факс: 011/3348-385<br />
office@klett.rs, www.klett.rs<br />
За издавача: Гордана Кнежевић Орлић<br />
Главни уредник: Алек<strong>са</strong>ндар Рајковић<br />
Уредник: др Бранислав Поповић<br />
Руководилац пројекта: Алек<strong>са</strong>ндар Рајковић<br />
© <strong>Klett</strong>, 2019.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова<br />
у било ком обиму и поступку, укључујући фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним<br />
јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу <strong>са</strong> места и у време које он одабере,<br />
без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним<br />
правима.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Реч аутора<br />
Уџбеник пред вама је напи<strong>са</strong>н према новом наставном плану и програму математике <strong>за</strong> <strong>први</strong> <strong>разред</strong><br />
гимназија, али је прилагођен и програмима математике у средњим стручним школама. Иако постоје<br />
разлике међу наставним плановима и програмима <strong>за</strong> поједине типове средњих школа, много је више<br />
поклапања. Сви програми предвиђају исте наставне целине (различитог обима), које се надовезују и<br />
проширују на теме обрађене у основној школи.<br />
Сматрамо да је добро барем у првом <strong>разред</strong>у, када то програми допуштају, понудити <strong>за</strong>једничку<br />
књигу <strong>за</strong> све средњошколце. Пре свега, то је корисно због усвајања <strong>за</strong>једничких стандарда <strong>за</strong> средње<br />
образовање и опште тенденције да се продужи период у којем се младим људима пружају подједнаке<br />
шансе када је у питању образовање. Напослетку, верујемо да на тај начин може доћи до поди<strong>за</strong>ња<br />
нивоа математичке писмености, а тиме и нивоа образовања уопште.<br />
Узимајући у обзир разлике у <strong>са</strong>држајима поменутих програма као и три нивоа знања које предвиђају<br />
стандарди <strong>за</strong> крај средњег образовања, <strong>са</strong>држаји ове књиге су подељени на три нивоа – А, Б и В.<br />
Дату поделу треба схватити оријентационо и флексибилно, јер постављање јасних граница међу<br />
програмима и нивоима постигнућа нити је могуће нити је добро <strong>за</strong> образовање.<br />
Сугестије и примедбе читалаца ове књиге увек су добродошле.<br />
Аутор<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
3
У<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Како учити из ове књиге<br />
УВОД У ГЕОМЕТРИЈУ<br />
Тачке, праве и равни. Односи припадања (92)<br />
А Односи припадања између тачака, правих и равни (92)<br />
Б Последице аксиоме припадања (96)<br />
Паралелност (98)<br />
А Паралелност правих; аксиома паралелности (98)<br />
Б Последице аксиоме паралелности (99)<br />
Распоред тачака. Дуж, полуправа и полураван (100)<br />
А Распоред тачака; дуж, полуправа, полураван (100)<br />
Б Пашова теорема (103)<br />
Важне геометријске фигуре. Угао и многоугао (104)<br />
А Конвексне и неконвексне фигуре; угао и многоугао (104)<br />
Наставне теме су обрађене у посебним главама.<br />
Наслови лекција у оквиру теме истакнути су масним<br />
словима. Испод наслова лекције наведено је којим<br />
нивоима поједини њени делови припадају. Сваки ниво<br />
прати и опис одговарајућег <strong>са</strong>држаја. Касније, у оквиру<br />
<strong>са</strong>мих лекција, истакнути су <strong>са</strong>мо нивои, док су описи<br />
или изостављени или су на маргинама истакнуте<br />
њихове скраћене верзије.<br />
Према дефиницији, постоји бесконачно много<br />
парова бројева чија је размера иста, тј. чији је<br />
количник исти.<br />
Ако су једнако вредне<br />
сумe од D$ и E€ и<br />
суме од X$ и Y€, онда је<br />
D<br />
E = X Y .<br />
Ако је размера два броја a и b једнака размери бројева c и d, тј. ако је<br />
a : b = c : d, односно, a b = c d ,<br />
кажемо да су ови парови пропорционални. Дату једнакост називамо<br />
пропорцијом.<br />
Пропорционалност<br />
дефиниција<br />
Пример 3.<br />
Ако пар бројева a и b образује пропорцију <strong>са</strong> паром c и d, и ако су позната<br />
a<br />
=<br />
x<br />
три броја, четврти се једноставно одређује на основу познатих алгебарских b d<br />
<strong>за</strong>конитости.<br />
7<br />
6 : x = 1 7 : 1 a<br />
3<br />
0,12 : 0,4 = x : 0,01<br />
=<br />
c<br />
7<br />
6 : x = 3 0,3 = x : 0,01<br />
b x<br />
7<br />
x = 0,3 . 0,01 = 0,003<br />
x = 7 6 : 3 7 = 49<br />
<br />
18 Угао између тангенте и тетиве која <strong>са</strong>држи тачку додира једнак је<br />
Наредна теорема као и <strong>за</strong>датак одговарајућем наведен после периферијском ње дају особине углу пропoрција над луком које су одређеним том тетивом.<br />
веома корисне.<br />
Ако су a, b, Ова c и d теорема реални бројеви, нам омогућава сви различити још једну од нуле, важну тада конструкцију.<br />
је<br />
основна особина пропорција<br />
a : b = c : d акко a . d = b . c.<br />
Пример 6.<br />
Доказ. Једнакост a : b = c : d <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>ћемо у облику a b = c . Ако обе стране ове<br />
Нека је дата дуж AB и угао φ. d Конструишимо скуп свих тачака из којих се дуж AB<br />
једнакости помножимо види <strong>са</strong> bd, под добијамо углом φ.<br />
a b . (bd) = c d . (bd),<br />
одакле следи (након скраћивања) да је ad = bc.<br />
Такође, ако обе стране једнакости ad = bc поделимо <strong>са</strong> bd, добијамо ad<br />
bd = bc<br />
db ,<br />
односно, a b = c d . ■<br />
a : b = c : d<br />
спољашњи a<br />
2. Задатак<br />
b = c унутрашњи<br />
чланови d чланови<br />
Нека су a, b, c и d бројеви различити од нуле.<br />
Докажи да је једнакост a : b = c : d еквивалентна свакој од следећих једнакости: ad = bc<br />
1) b : a = d : c;<br />
2) a : c = b : d; (Унутрашњи чланови пропорције могу <strong>за</strong>менити места.)<br />
3) d : b = c : a; (Спољашњи чланови пропорције могу <strong>за</strong>менити места.)<br />
4) ak : bk = c : d, <strong>за</strong> сваки број k различит од нуле;<br />
5) ak : b = ck : d, <strong>за</strong> сваки број k различит од нуле.<br />
Тражена конструкција је на сликама изнад прика<strong>за</strong>на<br />
„корак по корак”. <br />
8. Задатак<br />
Конструиши ∆ABC ако је дато a, α, h a .<br />
113<br />
Лењиром и шестаром није могуће конструи<strong>са</strong>ти угао од 20°<br />
Проблем трисекције угла је древни антички проблем: „Да ли је могуће<br />
употребом <strong>са</strong>мо лењира и шестара сваки угао поделити на три подударна угла<br />
конструкцијом две полуправе?”<br />
Много векова су математичари безуспешно покушавали да реше овај проблем.<br />
Тек у XIX веку, два миленијума након формулације проблема, дока<strong>за</strong>но је да<br />
није могуће извршити трисекцију било ког угла. Коришћењем метода алгебре,<br />
пока<strong>за</strong>но је да се лењиром и шестаром не може конструи<strong>са</strong>ти угао чија је<br />
мера 20°, па је дакле немогуће угао од 60° лењиром и шестаром поделити на<br />
три једнака дела. (Наравно, постоје углови чије трећине веома једноставно<br />
конструишемо; на пример прави углови или опружени углови.)<br />
Постоје „алати” помоћу којих је могуће поделити сваки угао на три једнака<br />
дела.<br />
теорема<br />
Подударност<br />
169<br />
Сваки одељак је обликован у складу <strong>са</strong> уобичајеном<br />
структуром математичког текста. Дефиниције и<br />
теореме <strong>са</strong> доказима најважнији су делови текста<br />
и посебно су истакнути. Завршетак сваког дока<strong>за</strong><br />
означен је квадратићем ■. Прате их детаљно урађени<br />
примери. Крај примера је означен ромбом. Примере<br />
прате <strong>за</strong>даци који су бирани тако да њихово решавање<br />
доприноси бољем разумевању <strong>са</strong>држаја о којима је<br />
реч. Зато предлажемо да решавање ових <strong><strong>за</strong>датака</strong><br />
буде <strong>са</strong>ставни део упознавања <strong>са</strong> одговарајућим<br />
<strong>са</strong>држајима. Решења ових <strong><strong>за</strong>датака</strong> нису дата на крају<br />
књиге јер сматрамо да их свако може решити на основу<br />
објашњења и примера који им претходе.<br />
На маргинама, али и у посебним блоковима дате су<br />
важне напомене које прате основни текст, истакнута су<br />
најважнија тврђења, као и слике које илуструју текст<br />
и олакшавају сналажење у књизи. Знак <strong>за</strong> опасност<br />
(троугао <strong>са</strong> узвичником) позива <strong>са</strong>мо на појачану<br />
пажњу приликом читања, како би се нагласиле неке<br />
типичне недоумице и нејасноће.<br />
У посебним блоковима дати су необавезни <strong>са</strong>држаји<br />
који су у директној вези <strong>са</strong> основним текстом.<br />
Ови кратки текстови доносе неке математичке<br />
<strong>за</strong>нимљивости, а понекада и детаљнија и прецизнија<br />
објашњења појмова и концепата који по <strong>са</strong>држају<br />
превазилазе оквире програма.<br />
4<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
0<br />
mm<br />
inches<br />
254<br />
А<br />
Ако је c < 0, онда су <strong>за</strong><br />
произвољне реалне<br />
бројеве x и y тачне<br />
импликације:<br />
x < y cx > cy,<br />
x > y cx < cy,<br />
x ≤ y cx ≥ cy,<br />
x ≥ y cx ≤ cy.<br />
Линеарне неједначине <strong>са</strong> једном непознатом<br />
Пример 1.<br />
Подсетимо се решавања и геометријског приказивања скупа решења следећих<br />
једноставних линеарних неједначина.<br />
2x + 3 > x + 2 / – x x ≤ 2x + 1 / – 2x<br />
2x + 3 – x > x + 2 – x<br />
x – 2x ≤ 2x + 1 – 2x<br />
–x ≤ 1 / ∙ (–1)<br />
x + 3 > 2 / – 3<br />
x + 3 – 3 > 2 – 3 x ≥ –1<br />
x > –1<br />
x [–1, +∞)<br />
x (–1, +∞)<br />
(–1, +∞) [–1, +∞)<br />
5 > 2x + 1 / – 1 x – 1 ≤ / ∙ 4<br />
5 – 1 > 2x + 1 – 1 4x – 4 ≤ x – 3 / – x<br />
4 > 2x / : 2 3x – 4 ≤ – 3 / + 4<br />
2 > x 3x ≤ 1 / : 3<br />
Б<br />
Једначине у којима x < 2 се појављују апсолутне вредности x ≤ решaвамо тако што се најпре Једначине <strong>са</strong><br />
ослобађамо апсолутне вредности помоћу следеће еквиваленције:<br />
апсолутним<br />
x (–∞, 2) x –∞, 1 вредностима<br />
1. случај 2. случај<br />
3<br />
|A(x)| = B(x) (A(x) ≥ 0A(x) = B(x))(A(x) < 0 – A(x)<br />
–∞, 1 = B(x)).<br />
Апсолутну вредност<br />
Слично поступамо <strong>са</strong> (–∞, неједначинама.<br />
2)<br />
3<br />
броја смо дефини<strong>са</strong>ли<br />
на страни 74. Запис<br />
Пример 9.<br />
који се при томе<br />
користи<br />
Решимо две једначине <strong>са</strong> апсолутним вредностима:<br />
Скупови решења датих неједначина су такозвани неограничени интервали које<br />
1) 2 – |x<br />
смо<br />
+ 1|<br />
дефини<strong>са</strong>ли<br />
= – 1 2 x, на страни 69. Према тим<br />
2) 2<br />
дефиницијама<br />
– |x + 1| = – 1 x, x ≥ 0,<br />
4 x + је:<br />
3.<br />
|x| =<br />
– x, x < 0,<br />
x ≥ a x [a, +∞)<br />
читамо и схватамо на<br />
1. случај: x + 1 ≥ 0, тј. x ≥ – 1. Тада је x > a 1. x случај: (a, +∞) x + 1 ≥ 0, тј. x ≥ –1. Тада је<br />
|x + 1| = x + 1, па имамо да је x ≤ a x (–∞, a]<br />
2 – (x + 1) = – 1 2 – (x + 1) = – 1 следећи начин:<br />
x < a x (–∞, a). <br />
2 x,<br />
4 x + 3,<br />
• ако је x ≥ 0, онда је<br />
|x| = x,<br />
одакле је x = – 8<br />
одакле је Пример x = 2. Пошто 2. број 2<br />
3 . Пошто број – 8 3 не<br />
• ако је x < 0, онда је<br />
|x| = – x.<br />
<strong>за</strong>довољава<br />
Скуп решења<br />
услов x<br />
неке<br />
≥ –1,<br />
неједначине<br />
овај број <strong>за</strong>довољава услов x ≥ –1, овај број није<br />
може бити и пра<strong>за</strong>н. Рецимо, неједначина<br />
јесте решење<br />
x + 2 < x<br />
дате<br />
+ 1 нема<br />
једначине.<br />
решење дате једначине.<br />
решења.<br />
2. случај: Насупрот x + 1 < 0, томе, тј. x сваки < –1. Тада реалан број је решење<br />
2. случај:<br />
неједначине<br />
x + 1 < 0, тј.<br />
x +<br />
x<br />
2<br />
<<br />
><br />
–1.<br />
x +<br />
Тада<br />
1, тј. скуп<br />
је<br />
|x + 1| = свих –(x + решења 1), па имамо ове<br />
Внеједначине да јесте скуп свих реалних бројева R који понекада<br />
означавамо и као интервал (–∞, +∞). <br />
2 – (–(x + 1)) = – 1 2 x,<br />
2 – (–(x + 1)) = – 1 4 x + 3,<br />
Неједначине<br />
Пример одакле 11. је x = 0. Пошто број 0 не<br />
одакле је x = –2. Пошто <strong>са</strong> број апсолутним –2<br />
<strong>за</strong>довољава услов x < –1, ни овај број<br />
<strong>за</strong>довољава услов x < –1, вредностима<br />
и овај број<br />
Решимо неједначину |x – 1| + |x| + |x + 1| > 5.<br />
није решење дате једначине.<br />
јесте решење дате једначине.<br />
1. случај: x < – 1, тј. x (–∞, –1).<br />
x – 1<br />
Дакле, дата једначина има два решења:<br />
Дата Дакле, неједначина дата једначина се своди на нема неједначину решења. <br />
2 и –2.<br />
–x + 1 – x – x – 1 > 5<br />
која је еквивалентна <strong>са</strong> x < – 5<br />
Пример 10.<br />
3 , тј. x –∞, – 5 3 .<br />
x<br />
Дакле, сви бројеви из<br />
Решимо једначину |x – 1| + |x| = 1.<br />
(–∞, –1) –∞, – 5<br />
У овом случају треба разматрати истовремено знак два изра<strong>за</strong>, x – 1 и x, па је <strong>за</strong>то 3 = –∞, – 5 x + 1<br />
су решења дате неједначине.<br />
3<br />
погодно формирати шему налик онима из примера 6, 7 и 8.<br />
2. случај: –1 ≤ x < 0, тј. x [–1,0).<br />
1. случај: x < 0. Тада је |x – 1| = –(x – 1) и |x| = –x, па дата једначина постаје<br />
x – 1<br />
Дата неједначина се своди на неједначину<br />
–x + 1 – x = 1. Решење ове једначине је број 0 који у овом случају одбацујемо –x + јер 1 – не x + x + 1 > 5<br />
<strong>за</strong>довољава услов x < 0.<br />
која је еквивалентна <strong>са</strong> x < –3, тј. x (–∞, –3). x<br />
2. случај: 0 ≤ x < 1. Тада је |x – 1| = –(x – 1) Овај и |x| случај = x, па нам дата не једначина даје решења постаје полазне неједначине јер је<br />
–x + 1 + x = 1. Пошто се у овом случају дата једначина своди на тачну једнакост, [–1,0) (–∞, –3) = .<br />
њена решења су сви бројеви x који <strong>за</strong>довољавају услов 0 ≤ x < 1; дакле сви бројеви<br />
из [0,1).<br />
3. случај: 0 ≤ x < 1, тј. x [0,1).<br />
3 случај: 1 ≤ x. Сада је |x – 1| = x – 1 и |x| = Дата x, па неједначина дата једначина се своди постаје на x неједначину<br />
– 1 + x = 1.<br />
Решење ове једначине је број 1. Пошто број 1 <strong>за</strong>довољава услов x ≥ 1, он –x је решење + 1 + x + x + 1 > 5<br />
и полазне једначине.<br />
која је еквивалентна <strong>са</strong> x > 3, тј. x (3, +∞).<br />
Као и у претходном случају и овога пута не добијамо решења полазне неједначине<br />
Дакле, скуп решења дате једначине је [0,1) јер је {1} = [0,1]. <br />
[0,1) (3, +∞) = .<br />
4. случај: 1 ≤ x, тј. x (1, +∞).<br />
Дата неједначина се своди на неједначину<br />
x – 1 + x + x + 1 > 5<br />
која је еквивалентна <strong>са</strong> x > 5 3 , тј. x 5 3 , +∞ .<br />
Сви бројеви из<br />
(1, +∞) 5 3 , +∞ = 5 3 , +∞<br />
су решења дате неједначине.<br />
259<br />
Садржаји књиге су подељени на три нивоа – А, Б и<br />
В. За сваки одељак или део одељка истакнут је ниво<br />
у складу <strong>са</strong> различитим обимом који предвиђају<br />
поједини програми, односно нивои постигнућа.<br />
Ниво А покрива основна знања. Садржаји који су<br />
означени <strong>са</strong> А чине целину <strong>за</strong> себе и могу се читати<br />
не<strong>за</strong>висно од делова Б и В.<br />
Делови књиге који су означени <strong>са</strong> Б настављају се на<br />
делове који су означени <strong>са</strong> А и <strong>са</strong> њима представљају<br />
нову целину у оквиру књиге.<br />
Део В се надовезује на делове означене <strong>са</strong> А и Б и<br />
<strong>са</strong>држи најсложеније делове градива. Садржаји<br />
овог дела могу се интерпретирати и као <strong>са</strong>држаји <strong>за</strong><br />
напредни ниво постигнућа.<br />
Дакле, скуп решења дате неједначине је –∞, – 5 3<br />
5 3 , +∞ . <br />
260<br />
Неједначине <strong>са</strong><br />
параметрима<br />
Пример 12.<br />
Решимо неједначину ax + 1 < x + a 2 , где је a параметар.<br />
Дата неједначина је еквивалентна <strong>са</strong><br />
(a – 1)x < (a – 1)(a + 1).<br />
У <strong>за</strong>висности од тога да ли је a – 1 позитивно, негативно или је једнако нули,<br />
разликујемо следеће случајеве.<br />
1. случај: a < 1. Тада је a – 1 < 0, па је скуп решења дате неједначине (a + 1, +∞).<br />
2. случај: a > 1. Тада је скуп решења дате неједначине (–∞, a + 1).<br />
3. случај: a = 1. У овом случају дата неједначина нема решења. <br />
5<br />
2<br />
57648 19<br />
A<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 12 13 14 15 16 17<br />
1 2 3 4 5 6<br />
Збир углова<br />
конвексног<br />
четвороугла једнак<br />
је 360°.<br />
Задаци<br />
Размере и пропорције<br />
1. У табели су дати односи америчких јединица мере <strong>за</strong> дужину и стандардних<br />
јединица мерe <strong>за</strong> дужину.<br />
1 inch (in) [инч] 25,4 mm<br />
1 foot (ft) [фут, стопа] 12 in 30,48 сm<br />
1 yard (yd) [јард] 3 ft 0,9144 m<br />
1 mile (mi) [миља] 5 280 ft 1,609 km<br />
1) Дијагонала ТВ екрана дугачка је 37 инча. Колика је њена дужина у<br />
центиметрима?<br />
2) Растојање између Вашингтона и Њујорка, ваздушном линијом износи 204<br />
миље. Колико је то растојање у километрима?<br />
3) Колико приближно инча има један центиметар?<br />
2. Формирај пропорцију, ако је могуће, од бројева 15, 18, 35 и 42.<br />
3. Одреди број x, ако је:<br />
1) x : 1 3 = 2 5 : 3 4 ; 2) 0,3 : x = 0,6 : 0,2 ; 3) x : 1 1 3 = 1 2 5 : 1 3 ; 4) 0,01 : 0,1 = x : 0,01.<br />
4<br />
4. Одреди продужену пропорцију, ако је x : y = 3 : 5, y : z = 2 : 3 и z : u = 4 : 3.<br />
5. Докажи следеће специјалне случајеве теореме <strong>са</strong> стране 85. Нека су a, b, c и d<br />
реални бројеви, сви различити од нуле, такви да је a : b = c : d. Онда је:<br />
1) (a + c) : (b + d) = a : b, под условом да је b + d ≠ 0;<br />
2) (a – c) : (b – d) = a : b, под условом да је b – d ≠ 0;<br />
3) (2a – 3c) : (2b – 3d) = a : b, под условом да је 2b – 3d ≠ 0;<br />
4) (ax + cy) : (bx + dy) = a : b, <strong>за</strong> све бројеве x и y такве да је bx + dy ≠ 0 .<br />
6. Нека су a, b, c, d, α, β, γ и δ реални бројеви, сви различити од нуле. Ако је<br />
a : b = c : d, докажи да је (αa + βb) : (γa + δb) = (αc + βd) : (γc + δd).<br />
7. Одреди углoве α, β, γ и δ конвексног четвороугла, ако је α : β : γ : δ = 1 : 2 : 3 : 4.<br />
8. Одреди бројеве x, y и z, ако је x : y : z = 3 : 5 : 7 и x + 2y + 3z = 51.<br />
На крају сваке наставне теме дати су <strong>за</strong>даци који служе<br />
<strong>за</strong> вежбање и утврђивање појединих <strong>са</strong>држаја теме.<br />
Ових <strong><strong>за</strong>датака</strong> има више од 400.<br />
Задаци су подељени у три групе у складу <strong>са</strong> поделом<br />
<strong>са</strong>држаја наставних тема на делове А, Б и В.<br />
За један број <strong><strong>за</strong>датака</strong> дата су упутства, а неке <strong>за</strong>датке<br />
прате напомене у блоковима. Њихов циљ није <strong>са</strong>мо<br />
да олакшају решавање <strong>за</strong>датка већ и да укажу на<br />
пове<strong>за</strong>ност појмова и концепата.<br />
Б<br />
9. Одреди бројеве x, y и z, ако је x : y = 5 : 6, y : z = 2 : 3 и x + y + z = 80.<br />
10. Нека су a, b, c и d бројеви различити од нуле такви да је b – 3a ≠ 0, 2b + d ≠ 0 и<br />
(a – 3c) : (b – 3d) = (2a + c) : (2b + d). Докажи да је a : b = c : d.<br />
11. Нека су a 1 , a 2 , ..., a n и b 1 , b 2 , ..., b n реални бројеви, сви различити од нуле, такви<br />
да је a 1 : a 2 : ... : a n = b 1 : b 2 : ... : b n . Докажи да је<br />
k 1a 1 + k 2a 2 + ... + k na n = l 1a 1 + l 2a 2 + ... + l na n<br />
k 1 b 1 + k 2 b 2 + ... + k n b n l 1 b 1 + l 2 b 2 + ... + l n b n<br />
<strong>за</strong> било које бројеве k 1 , k 2 , ... ,k n , l 1 , l 2 , ... , l n , такве да су бројеви који образују<br />
пропорцију различити од нуле.<br />
126<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
5
У<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Садржај<br />
ЛОГИКА И СКУПОВИ 9<br />
Логички везници. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10<br />
Исказне формуле. Таутологије. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14<br />
Таутологије и <strong>за</strong>кони <strong>за</strong>кључивања . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17<br />
Скупови . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20<br />
Уређени пар. Декартов производ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24<br />
Бинарне релације. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26<br />
Функције . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30<br />
Елементи комбинаторике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34<br />
Квантификатори . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39<br />
Задаци . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42<br />
ЦЕЛИ БРОЈЕВИ 47<br />
Дељивост целих бројева . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48<br />
Прости бројеви . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52<br />
Бројевне базе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57<br />
Задаци . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60<br />
РЕАЛНИ БРОЈЕВИ 61<br />
Скуп рационалних бројева. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62<br />
Скуп реалних бројева. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66<br />
Апсолутна вредност реалног броја. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74<br />
Приближне вредности реалних бројева . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76<br />
Степен чији је изложилац цео број. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81<br />
Задаци . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87<br />
УВОД У ГЕОМЕТРИЈУ 91<br />
Тачке, праве и равни. Односи припадања. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92<br />
Паралелност . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98<br />
Распоред тачака. Дуж, полуправа и полураван . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100<br />
Важне геометријске фигуре. Угао и многоугао . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104<br />
Задаци . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108<br />
6<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
ПРОПОРЦИОНАЛНОСТ 111<br />
Размере и пропорције . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112<br />
Директна и обрнута пропорционалност. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116<br />
Примене пропорција . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119<br />
Задаци . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126<br />
ПОДУДАРНОСТ 129<br />
Подударност дужи и углова . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130<br />
Ставови подударности троуглова и неке важне последице . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137<br />
Основне особине троугла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144<br />
Основне особине круга . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148<br />
Основне особине паралелограма и трапе<strong>за</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151<br />
Вектори . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155<br />
Геометријске конструкције . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163<br />
Изометријске трансформације . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170<br />
Задаци . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178<br />
РАЦИОНАЛНИ АЛГЕБРАСКИ ИЗРАЗИ 187<br />
Појам изра<strong>за</strong>. Дрво изра<strong>за</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .188<br />
Цели алгебарски изрази . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190<br />
Полиноми <strong>са</strong> једном променљивом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .197<br />
НЗД и НЗС полинома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202<br />
Рационални алгебарски изрази. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .204<br />
Неке основне неједнакости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207<br />
Задаци . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .209<br />
СЛИЧНОСТ 213<br />
Мерење дужи и углова. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214<br />
Размера дужи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .219<br />
Талесова теорема. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .222<br />
Хомотетија . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .225<br />
Сличност . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229<br />
Примене ставова сличности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .234<br />
Задаци . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
7
У<br />
2<br />
1 57648 9<br />
ЛИНЕАРНЕ ЈЕДНАЧИНЕ, НЕЈЕДНАЧИНЕ И СИСТЕМИ 243<br />
Линеарни изрази и једначине правих . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .244<br />
Линеарне једначине <strong>са</strong> једном непознатом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .248<br />
Линеарне неједначине <strong>са</strong> једном непознатом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .254<br />
Системи линеарних једначина. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .261<br />
Линеарне функције. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .265<br />
Задаци . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .269<br />
ТРИГОНОМЕТРИЈА ПРОВАОУГЛОГ ТРОУГЛА 275<br />
Тригонометријске функције оштрих углова . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .276<br />
Вредности тригонометријских функција оштрих углова . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .280<br />
Основни тригонометријски идентитети. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .282<br />
Примене тригонометријских функција. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .284<br />
Задаци . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .287<br />
8<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
ЛОГИКA И СКУПОВИ<br />
Логички везници (10)<br />
А Појам иска<strong>за</strong>; дефиниције логичких везника; логичка структура<br />
реченице (10)<br />
Исказне формуле. Таутологије (14)<br />
А Дефиниција исказне формуле; истинитосна таблица формуле;<br />
дефиниција таутологије (14)<br />
Б Метода свођења на апсурд (16)<br />
Таутологије и <strong>за</strong>кони <strong>за</strong>кључивања (17)<br />
А Неке важне таутологије и <strong>за</strong>кони <strong>за</strong>кључивања (17)<br />
Скупови (20)<br />
А Начини <strong>за</strong>давања скупова; једнакост скупова; подскуп скупа; скуповне<br />
операције: унија, пресек, разлика; комплемент скупа; скуповни<br />
идентитети (20)<br />
Уређени пар. Декартов производ (24)<br />
А Дефиниција уређеног пара; дефиниција Декартовог производа два<br />
скупа (24)<br />
Б Идентитети <strong>са</strong> Декартовим производом; уређене тројке, четворке итд.,<br />
Декартов производ три и више скупова (25)<br />
Бинарне релације (26)<br />
А Дефиниција бинарне релације неког скупа; особине бинарних<br />
релација; релације поретка; релације еквиваленције и класе<br />
еквиваленције (26)<br />
Функције (30)<br />
А Дефиниција функције и примери функција; композиција функција;<br />
особине и врсте функција (30)<br />
Елементи комбинаторике (34)<br />
А Принцип збира; принцип укључења–искључења; принцип производа<br />
(34)<br />
Квантификатори (39)<br />
В Универ<strong>за</strong>лни и егзистенцијални квантификатор; логички <strong>за</strong>кони и<br />
квантификтори (39)<br />
Аристотел (384. пре<br />
н. е. – 322. пре н.е.)<br />
Готфрид Вилхелм<br />
Лајбниц (1646–1716)<br />
Џорџ Бул (1815–1864)<br />
Курт Гедел (1906–1978)<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
A<br />
Логички везници<br />
Међу многобројним <strong>за</strong>конима које проучава математика посебно важно место<br />
<strong>за</strong>узимају такозвани <strong>за</strong>кони мишљења, односно, <strong>за</strong>кључивања. Математичка<br />
дисциплина која се бави овим <strong>за</strong>конима назива се математичка логика.<br />
Закључивање је у великом броју случајева <strong>за</strong>сновано на тврдњама које могу бити<br />
тачне или нетачне. Такве тврдње називају се искази.<br />
Пример 1.<br />
Реченица „број 6 је мањи од броја 7” пример је тачног иска<strong>за</strong>.<br />
Реченица „број 5 је збир бројева 3 и 4” пример је иска<strong>за</strong> који није тачан. <br />
Исказе ћемо означавати малим словима латинице <strong>са</strong> или без индек<strong>са</strong>:<br />
a, b, c, ..., p, q, r, ..., p 1<br />
, q 1<br />
...<br />
Све чешће се<br />
у литератури<br />
истиносне вредности<br />
означавају <strong>са</strong> 1<br />
(тачно) и 0 (нетачно),<br />
уместо <strong>са</strong> ⊤ и ⊥.<br />
Истинитосну вредност тачно означавамо ⊤ (читамо „те”), а истинитосну<br />
вредност нетачно означавамо ⊥ (читамо „не те”).<br />
Ако је неки исказ p тачан, пишемо τ(p) = ⊤ (читај „тау од пе једнако те”), а ако<br />
је исказ p нетачан, пишемо τ(p) = ⊥. Дакле, <strong>са</strong> τ означавамо придруживање које<br />
сваком исказу додељује његову истинитосну вредност.<br />
1.<br />
Задатак<br />
Одреди истинитосне вредности иска<strong>за</strong> p, q и r, тј. τ(p), τ(q) и τ(r), ако је:<br />
p: број 1 је већи од броја 0,33;<br />
3<br />
q: постоји природан број x такав да је x + 2 = 1;<br />
r: <strong>за</strong> сваки природан број x тачна је неједнакост x + 1 > x.<br />
Као што операцијом<br />
<strong>са</strong>бирања пару бројева x<br />
и y придружујемо нови<br />
број x + y, тако логичком<br />
операцијом или, на<br />
пример, пару иска<strong>за</strong> p<br />
и q придружујемо нови<br />
исказ „p или q”.<br />
Од неких полазних иска<strong>за</strong> градимо нове исказе уз помоћ такозваних логичких<br />
везника, односно, логичких операција. Ове операције су <strong>за</strong>сноване на речима<br />
(везницима): или, и, не (није), ако ... онда, ако и <strong>са</strong>мо ако.<br />
2.<br />
Задатак<br />
Нека су дати искази:<br />
p: број 3 је већи од броја 4,<br />
q: број 2 је мањи од броја 5.<br />
Одреди истинитосне вредности иска<strong>за</strong> p и q, а <strong>за</strong>тим размотри истинитост<br />
следећих реченица:<br />
1) p и q: број 3 је већи од броја 4 и број 2 је мањи од броја 5,<br />
2) p или q: број 3 је већи од броја 4 или број 2 је мањи од броја 5,<br />
3) није p: није број 3 већи од броја 4,<br />
4) није q: није број 2 мањи од броја 5.<br />
10<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Дисјункција два иска<strong>за</strong> p и q је исказ „p или q” који се означава pq.<br />
Дисјункција pq је тачна ако је бар један од иска<strong>за</strong> p, q тачан, а нетачна је ако<br />
су оба иска<strong>за</strong> p, q нетачна.<br />
Пример 2.<br />
τ(2 + 3 = 52 ≤ 3) = ⊤ τ(2 < 33 < 2) = ⊤ τ(3 > 52 < 5) = ⊤ τ(1 < 02 < 0) = ⊥ <br />
Конјункција два иска<strong>за</strong> p и q је исказ „p и q” који се означава pq. Конјункција<br />
pq је тачна ако су оба иска<strong>за</strong> p, q тачна, а нетачна је ако је бар један од иска<strong>за</strong><br />
p, q нетачан.<br />
Пример 3.<br />
τ(2 + 3 = 52 ≤ 3) = ⊤ τ(2 < 33 < 2) = ⊥ τ(3 > 52 < 5) = ⊥ τ(1 < 02 < 0) = ⊥ <br />
Негација иска<strong>за</strong> p је исказ „није p” који се означава ¬p. Негација ¬p је тачна<br />
ако је исказ p нетачан, а нетачна је ако је исказ p тачан.<br />
Пример 4.<br />
τ(¬3 > 5) = ⊤<br />
τ(¬2 < 4) = ⊥ <br />
Логичка операција која по значају <strong>за</strong>узима централно место у математици јесте<br />
импликација. Огроман је број математичких тврђења која су формули<strong>са</strong>на у<br />
облику ако p, онда q. Исказе овог облика означавамо p q. У говорном језику они<br />
се исказују и на један од следећих начина:<br />
p имплицира q, p повлачи q,<br />
из p следи q, q је последица претпоставке p,<br />
p је довољан услов <strong>за</strong> q, q је потребан услов <strong>за</strong> p.<br />
дефиниција<br />
τ(p) τ(q) τ(pq)<br />
⊤ ⊤ ⊤<br />
⊤ ⊥ ⊤<br />
⊥ ⊤ ⊤<br />
⊥ ⊥ ⊥<br />
дефиниција<br />
τ(p) τ(q) τ(pq)<br />
⊤ ⊤ ⊤<br />
⊤ ⊥ ⊥<br />
⊥ ⊤ ⊥<br />
⊥ ⊥ ⊥<br />
дефиниција<br />
τ(p)<br />
⊤<br />
⊥<br />
τ(¬p)<br />
⊥<br />
⊤<br />
p је довољан услов <strong>за</strong> q<br />
p q<br />
q је потребан услов <strong>за</strong> p<br />
Пример 5.<br />
Претпоставимо да су нечији родитељи изјавили:<br />
Ако ове школске године будеш имао све петице, купићемо ти рачунар.<br />
Ова изјава је облика p q, где је p исказ ти ћеш ове школске године имати све<br />
петице, а q исказ ми ћемо ти купити рачунар. Када сматрамо да родитељи говоре<br />
истину? Ако ученик има све петице и родитељи му купе рачунар, тј. ако су оба<br />
иска<strong>за</strong> тачна, дата изјава родитеља је, свакако, тачна.<br />
Ако ученик има све петице, а родитељи му не купе рачунар, онда су, најблаже<br />
речено, родитељи лагали. Дакле, ако је p тачно, а q нетачно, онда је p q нетачно.<br />
Ако ученик нема све петице, а родитељи му купе рачунар, онда родитеље сигурно<br />
нећемо сматрати лажовима. Дакле, ако је p нетачно, а q тачно, онда p q сматрамо<br />
тачном изјавом.<br />
Нај<strong>за</strong>д, претпоставимо да ученик нема све петице и родитељи му нису купили<br />
рачунар. Пошто ученик није испунио своју обавезу, обавезе су ослобођени и<br />
родитељи. И у овом случају дату изјаву сматрамо тачном. <br />
⊤ ⊤<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
11
1<br />
2<br />
1 57648 9<br />
дефиниција<br />
τ(p) τ(q) τ(p q)<br />
⊤ ⊤ ⊤<br />
⊤ ⊥ ⊥<br />
⊥ ⊤ ⊤<br />
⊥ ⊥ ⊤<br />
Уместо ако и <strong>са</strong>мо<br />
ако често се краће<br />
пише акко. Аналогно<br />
скраћивање је<br />
уобичајено у многим<br />
језицима. На пример, у<br />
енглеском се if and only<br />
if скраћује <strong>са</strong> iff.<br />
3.<br />
Импликација два иска<strong>за</strong> p и q је исказ „ако p, онда q” који се означава p q.<br />
Импликација p q је нетачна ако је исказ p тачан и исказ q нетачан, а тачна је<br />
у свим осталим случајевима.<br />
Пример 6.<br />
τ(2 + 3 = 5 2 ≤ 3) = ⊤ τ(2 < 3 3 < 2) = ⊥<br />
τ(3 > 5 2 < 5) = ⊤ τ(1 < 0 2 < 0) = ⊤ <br />
Задатак<br />
Која од речи потребно или довољно треба да стоји уместо *** да би следеће<br />
реченице биле тачне?<br />
1) Да би број био већи од 100, *** је да буде већи од 1000.<br />
2) Да четвороугао буде правоугаоник, *** је да буде паралелограм.<br />
3) Да број буде дељив <strong>са</strong> 5, *** је да његова последња цифра буде 5.<br />
4) Да троугао буде једнакокраки, *** је да буде једнакостраничан.<br />
Импликације p q и q p су једна другој обратне.<br />
Конјункција две обратне импликације<br />
(p q)(q p)<br />
назива се еквиваленција и обележава се p q. Искази овог облика се у говорном<br />
језику изражавају на један од следећих начина:<br />
p ако и <strong>са</strong>мо ако q,<br />
p је еквивалентно <strong>са</strong> q,<br />
ако p, онда q и обратно,<br />
p је потребан и довољан услов <strong>за</strong> q.<br />
дефиниција<br />
τ(p) τ(q) τ(p q)<br />
⊤ ⊤ ⊤<br />
⊤ ⊥ ⊥<br />
⊥ ⊤ ⊥<br />
⊥ ⊥ ⊤<br />
4.<br />
Еквиваленција два иска<strong>за</strong> p и q је исказ „p ако и <strong>са</strong>мо ако q” који се означава<br />
p q. Еквиваленција p q је тачна ако су исте истинитосне вредности иска<strong>за</strong><br />
p, q, а нетачна је ако су истинитосне вредности иска<strong>за</strong> p, q различите.<br />
Пример 7.<br />
τ(2 + 3 = 5 2 ≤ 3) = ⊤ τ(2 < 3 3 < 2) = ⊥<br />
τ(3 > 5 2 < 5) = ⊥ τ(1 < 0 2 < 0) = ⊤ <br />
Задатак<br />
Одреди истинитосну вредност следећих иска<strong>за</strong>:<br />
1) 2 ∙ 6 > 0,5 ∙ 12 2 3 > 3 2 ; 2) 2 + 3,1 > 5 3,3 – 1,4 < 2;<br />
3) – 6 + 4 < 6 – 4 3 – 7 < 7 – 3; 4) 2 2 + 3 2 < 4 2 3 2 + 4 2 < 5 2 ;<br />
5) 11 ∙ 9 < 10 2 101 ∙ 99 < 100 2 ; 6) 2 ≤ 2 2 < 2;<br />
7) (0,1 > 0,01 –0,1 > –0,01) (3 2 < 3 ∙ 22 ∙ 3 < 2 3 );<br />
8) ¬ 2 3 > 3 2 2 5 < 5 2<br />
¬(¬0,1 ∙ 0,1 = 0,01).<br />
12<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Пример 8.<br />
Одредимо логичку структуру (распоред елементарних иска<strong>за</strong> и логичких везника)<br />
реченице: Ана ће платити рату <strong>за</strong> ауто или у супротном неће моћи да га <strong>за</strong>држи.<br />
Прво уочимо елементарне исказе (тј. исказе у којима се не јављају логички<br />
везници) од којих се ова реченица <strong>са</strong>стоји:<br />
p: Ана ће платити рату <strong>за</strong> ауто;<br />
q: Ана ће моћи да <strong>за</strong>држи ауто.<br />
Користећи логичке везнике, полазну реченицу можемо <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>ти на следећи<br />
начин:<br />
Ана ће платити рату <strong>за</strong> ауто<br />
<br />
¬(Ана ће платити рату <strong>за</strong> ауто)¬(Ана ће моћи да <strong>за</strong>држи ауто),<br />
односно,<br />
p(¬p¬q). <br />
Логичка структура<br />
реченице<br />
p ∨ (¬p∧¬q) ¬p<br />
p(¬p¬q) ¬p<br />
5.<br />
Задатак<br />
Дати су искази:<br />
p: наспрамне странице четвороугла су паралелне;<br />
q: наспрамне странице четвороугла су подударне;<br />
r: четвороугао је паралелограм.<br />
Одреди логичку структуру реченице: Ако је четвороугао паралелограм, онда су<br />
његове наспрамне странице паралелне и подударне.<br />
Пример 9.<br />
Нека су дати елементарни искази:<br />
p: Милена је наследила 300 000 евра;<br />
q: Милена ће отићи на море;<br />
r: Милена ће купити стан.<br />
Формирајмо од датих елементарних иска<strong>за</strong> реченицу чија је логичка структура<br />
дата формулом (p¬q) r. Тражена реченица гласи:<br />
Ако Милена наследи 300 000 евра и не оде на море, онда ће она купити стан. <br />
6.<br />
Задатак<br />
Дати су искази:<br />
p: Aцa је добио на лутрији;<br />
q: Аца иде на одмор;<br />
r: Аца ће купити аутомобил.<br />
1) Одреди логичку структуру реченице: Ако Аца добије на лутрији, отићи ће на<br />
одмор или ће купити аутомобил.<br />
2) Напиши реченицу која одговара исказу (p¬q) r.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
13
A<br />
Приметите аналогију<br />
између бројевних<br />
изра<strong>за</strong> и исказних<br />
формула. Сетите се да<br />
бројевне изразе градимо<br />
од променљивих<br />
(слова која означавају<br />
произвољне бројеве),<br />
константи и<br />
алгебарских операција.<br />
Исказне формуле. Таутологије<br />
Исказне формуле су логички изрази којима се описују структуре (облици) иска<strong>за</strong>.<br />
Исказне формуле градимо од:<br />
• исказних слова a, b, c, ..., p, q, r, ..., p 1<br />
, q 1<br />
...<br />
• логичких константи ⊤ и ⊥<br />
• логичких операција ,,¬, , <br />
употребом <strong>за</strong>града на уобичајени начин.<br />
Исказна слова и логичке константе су најједноставније исказне формуле.<br />
Ако су A и B исказне формуле, онда су и (AB), (AB), ¬A, (A B) и (A B)<br />
такође исказне формуле.<br />
Приликом <strong>за</strong>писивања исказних формула подразумева се следећи договор о<br />
приоритету логичких везника: ¬ је везник највећег приоритета, <strong>за</strong> њим следе и<br />
, који су подједнаког приоритета, а <strong>за</strong> њима и , такође једнаког приоритета.<br />
Примери исказних формула су: ⊤¬⊥, p⊤, ¬ (pq ¬r), ¬pq p и тако даље.<br />
⊤ ⊥<br />
⊤ ⊤ ⊤<br />
⊥ ⊤ ⊥<br />
⊤ ⊥<br />
⊤ ⊤ ⊥<br />
⊥ ⊥ ⊥<br />
¬⊤ = ⊥,¬⊥ = ⊤<br />
⊤ ⊥<br />
⊤ ⊤ ⊥<br />
⊥ ⊤ ⊤<br />
⊤ ⊥<br />
⊤ ⊤ ⊥<br />
⊥ ⊥ ⊤<br />
На основу таблица које су дате на странама 11 и 12, једноставно се одређује<br />
истинитосна вредност формула у којима су <strong>са</strong>мо логичке константе пове<strong>за</strong>не<br />
логичким операцијама на неки начин. На маргини су дате таблице логичких<br />
операција над логичким константама.<br />
Истинитосна вредност формуле у којој се појављују исказна слова <strong>за</strong>виси од<br />
истинитосних вредности које су додељене тим словима.<br />
Уколико се у некој исказној формули појављују <strong>са</strong>мо два исказна слова, онда на<br />
укупно четири начина можемо да доделимо истинитосне вредности тим словима.<br />
Ако се у исказној формули појављују три слова, онда имамо о<strong>са</strong>м могућности, ако<br />
се појављују четири слова, онда имамо 16 могућности, и уопште, ако се у исказној<br />
формули појављује n исказних слова, онда имамо 2 n могућности.<br />
Одређивање вредности неке формуле <strong>за</strong> свако додељивање истинитосних<br />
вредности исказним словима најједноставније је прика<strong>за</strong>ти у облику табеле коју<br />
називамо истинитосна таблица формуле.<br />
Пример 1.<br />
Прву врсту истинитосне таблице формуле ¬(p q)p формирамо у складу <strong>са</strong><br />
начином на који израчунавамо вредност ове формуле <strong>за</strong> конкретне вредности<br />
исказних слова p и q.<br />
p q p q ¬(p q) ¬(p q)p<br />
⊤ ⊤ ⊤ ⊥ ⊥<br />
⊤ ⊥ ⊥ ⊤ ⊤<br />
⊥ ⊤ ⊤ ⊥ ⊥<br />
⊥ ⊥ ⊤ ⊥ ⊥<br />
<br />
14<br />
1. Задатак<br />
Формирај истинитосну таблицу формуле p ¬(p¬(qp)).<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Приликом формирања истинитосне таблице неке исказне фомуле, колоне у којима<br />
наводимо истинитосне вредности исказних слова попуњавамо систематично<br />
да не бисмо изоставили неку могућност. Општи поступак попуњавања колона<br />
које одговарају исказним словима може се видети у наредном примеру где је<br />
формирана таблица формуле <strong>са</strong> три исказна слова.<br />
Пример 2.<br />
Одредимо <strong>за</strong> које је истинитосне вредности исказних слова p, q и r формула<br />
(¬r pq) ⊥ тачна, ако такве вредности уопште постоје.<br />
Да ли постоје тражене истинитосне вредности и које су, открићемо из<br />
истинитосне таблице дате формуле.<br />
p q r ¬r pq ¬r pq (¬r pq) ⊥<br />
⊤ ⊤ ⊤ ⊥ ⊤ ⊤ ⊥<br />
⊤ ⊤ ⊥ ⊤ ⊤ ⊤ ⊥<br />
⊤ ⊥ ⊤ ⊥ ⊤ ⊤ ⊥<br />
⊤ ⊥ ⊥ ⊤ ⊤ ⊤ ⊥<br />
⊥ ⊤ ⊤ ⊥ ⊤ ⊤ ⊥<br />
⊥ ⊤ ⊥ ⊤ ⊤ ⊤ ⊥<br />
⊥ ⊥ ⊤ ⊥ ⊥ ⊤ ⊥<br />
⊥ ⊥ ⊥ ⊤ ⊥ ⊥ ⊤<br />
Попуњавање прве<br />
четири колоне<br />
истинитосне таблице<br />
формуле у којој се<br />
појављују четири слова.<br />
p q r s ...<br />
⊤ ⊤ ⊤ ⊤<br />
⊤ ⊤ ⊤ ⊥<br />
⊤ ⊤ ⊥ ⊤<br />
⊤ ⊤ ⊥ ⊥<br />
⊤ ⊥ ⊤ ⊤<br />
⊤ ⊥ ⊤ ⊥<br />
⊤ ⊥ ⊥ ⊤<br />
⊤ ⊥ ⊥ ⊥<br />
⊥ ⊤ ⊤ ⊤<br />
⊥ ⊤ ⊤ ⊥<br />
⊥ ⊤ ⊥ ⊤<br />
⊥ ⊤ ⊥ ⊥<br />
⊥ ⊥ ⊤ ⊤<br />
⊥ ⊥ ⊤ ⊥<br />
⊥ ⊥ ⊥ ⊤<br />
⊥ ⊥ ⊥ ⊥<br />
Из таблице видимо да је τ((¬r pq) ⊥) = ⊤ <strong>за</strong> τ(p) = τ(q) = τ(r) = ⊥, као и да је то<br />
једино решење постављеног <strong>за</strong>датка. <br />
Исказна формула је таутологија ако је тачна <strong>за</strong> било које истинитосне<br />
вредности исказних слова која се у њој појављују.<br />
Пример 3.<br />
Да је формула ¬(pq) ¬p¬q таутологија, <strong>за</strong>кључујемо из њене истинитосне<br />
таблице.<br />
дефиниција<br />
Реч таутологија је<br />
грчког порекла и<br />
образована је од речи<br />
таутос = исто и логос<br />
= разум, <strong>за</strong>кон, разлог.<br />
p q pq ¬(pq) ¬p ¬q ¬p¬q ¬(pq) ¬p¬q<br />
⊤ ⊤ ⊤ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊤<br />
⊤ ⊥ ⊤ ⊥ ⊥ ⊤ ⊥ ⊤<br />
⊥ ⊤ ⊤ ⊥ ⊤ ⊥ ⊥ ⊤<br />
⊥ ⊥ ⊥ ⊤ ⊤ ⊤ ⊤ ⊤<br />
<br />
2. Задатак<br />
Испитај да ли су следеће формуле таутологије:<br />
1) p (pq); 2) p (pq);<br />
3) p (qr); 4) p (p qr).<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
15
2 57648<br />
Б<br />
Метода свођења<br />
на апсурд<br />
Апсурд је реч<br />
латинског порекла<br />
и значи бесмислица,<br />
логичка немогућност.<br />
Доказивање да је<br />
формула таутологија<br />
методом свођења<br />
на апсурд <strong>са</strong>стоји<br />
се у томе да се<br />
претпостави да<br />
дата формула није<br />
таутологија, а <strong>за</strong>тим<br />
се из те претпоставке,<br />
ослањањем на<br />
истинитосне<br />
таблице, изводи<br />
немогућа ситуација<br />
– на пример, да једна<br />
иста формула има<br />
две истинитосне<br />
вредности, и ⊤ и ⊥.<br />
Формирање истинитосне таблице је све <strong>за</strong>морнији по<strong>са</strong>о како се повећава број<br />
исказних слова која се у формули појављују, <strong>за</strong>то приликом разматрања исказних<br />
формула настојимо да <strong>за</strong>обиђемо формирање њене таблице када год је то могуће.<br />
У наредном примеру опи<strong>са</strong>ћемо још један поступак доказивања да је нека<br />
формула таутологија. Реч је о методи свођења на апсурд.<br />
Пример 4.<br />
Докажимо методом свођења на апсурд да je формула<br />
p(p q) q<br />
таутологија.<br />
Претпоставимо да дата формула није таутологија, тј. да је<br />
τ(p(p q) q) = ⊥.<br />
Узимајући у обзир таблицу импликације, <strong>за</strong>кључујемо да је тада<br />
τ(p(p q)) = ⊤ и τ(q) = ⊥.<br />
На основу таблице <strong>за</strong> конјункцију даље добијамо да је<br />
τ(p) = ⊤, τ(p q) = ⊤ и τ(q) = ⊥.<br />
Међутим, <strong>са</strong>да из τ(p) = ⊤ и τ(q) = ⊥, следи да је τ(p q) = ⊥, што није могуће јер<br />
смо раније <strong>за</strong>кључили да је τ(p q) = ⊤.<br />
Дакле, дата формула јесте таутологија. <br />
3.<br />
Пример 5.<br />
Потпуно аналогно претходном примеру доказујемо и следеће општије тврђење.<br />
Ако су A и B било које исказне формуле, онда је A(A B) B таутологија.<br />
Претпоставимо да дата формула није таутологија, тј. да је<br />
τ(A(A B) B) = ⊥.<br />
Узимајући у обзир таблицу импликације и конјункције, <strong>за</strong>кључујемо да је<br />
τ(A) = ⊤, τ(A B) = ⊤ и τ(B) = ⊥.<br />
Међутим, из τ(A) = ⊤ и τ(B) = ⊥, следи да је τ(A B) = ⊥, што није могуће јер је<br />
τ(A B) = ⊤.<br />
Приметимо да смо на овај начин дока<strong>за</strong>ли да су све формуле датог облика (којих<br />
има бесконачно много) таутологије. На пример, таутологије су<br />
(pq)(pq ¬r) ¬r [A = pq, B = ¬r]<br />
¬p(¬p (p q)) (p q) [A = ¬p, B = p q]<br />
и тако даље. <br />
4.<br />
Задатак<br />
Методом свођења на апсурд докажи да су следеће формуле таутологије:<br />
1) p (q p); 2) (p q)¬ q ¬p;<br />
3) (p q) (¬q ¬p); 4) (p q)(q p).<br />
Задатак<br />
Ако су A и B неке исказне формуле, докажи да је (¬A ¬B) (B A) таутологија.<br />
16<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Таутологије и <strong>за</strong>кони <strong>за</strong>кључивања<br />
Таутологије су исказне формуле којима се описују важни <strong>за</strong>кони мишљења. На<br />
који начин су таутологије <strong>са</strong>ставни део коректних <strong>за</strong>кључивања, илустроваћемо у<br />
наредним примерима.<br />
Пример 1.<br />
Чињеница да је p¬p таутологија, значи да је сваки сложен исказ овог облика увек<br />
тачан без обзира о ком исказу p je реч. Тачне су све реченице:<br />
Аца има 16 година или Аца нема 16 година;<br />
троугао ABC је правоугли или троугао ABC није правоугли;<br />
1,41 je решење једначине x 2 = 2 или 1,41 није решење једначине x 2 = 2. <br />
Закон искључења<br />
трећег<br />
p¬p<br />
А<br />
p¬p<br />
Пример 2.<br />
Један од најједноставнијих и најчешће коришћених <strong>за</strong>кона <strong>за</strong>кључивања базиран<br />
је на таутологији p(p q) q (види пример 4. на страни 16).<br />
Ова таутологија се на српском језику може иска<strong>за</strong>ти на следећи начин:<br />
ако је p и из p следује q, онда је q.<br />
Дакле, из претпоставки p и p q изводимо <strong>за</strong>кључак q.<br />
Сада није тешко открити поменуту таутологију у следећем <strong>за</strong>кључивању.<br />
Претпоставка p: Ана живи у Београду.<br />
Претпоставка p q: Ако Ана живи у Београду, онда Ана живи у Србији.<br />
Закључак q: Ана живи у Србији. <br />
Пример 3.<br />
На основу таутологије (p q)¬q ¬p, добијамо правило <strong>за</strong>кључивања према<br />
коме из претпоставки p q и ¬q изводимо <strong>за</strong>кључак ¬p.<br />
Наводимо и једно конкретно <strong>за</strong>кључивање базирано на овој таутологији.<br />
p q: Ако је четвороугао ABCD квадрат, онда се у њега може упи<strong>са</strong>ти круг.<br />
¬q: У четвороугао ABCD се не може упи<strong>са</strong>ти круг.<br />
Закључак ¬p: Четвороугао ABCD није квадрат. <br />
Пример 4.<br />
Таутологија (p q)(q r) (p r) стоји и<strong>за</strong> следећег једноставног<br />
<strong>за</strong>кључивања.<br />
Претпоставка p q: Ако неко живи у Београду, онда он живи у Србији.<br />
Претпоставка q r: Ако неко живи у Србији, онда он живи у Европи.<br />
Закључак p r: Ако неко живи у Београду, онда он живи у Европи.<br />
Modus ponens<br />
p(p q) q<br />
p p q<br />
q<br />
Modus tollens<br />
(p q)¬q ¬p<br />
p q ¬q<br />
¬p<br />
Tранзитивност<br />
импликације<br />
(p q)(q r) (p r)<br />
p q q r<br />
p r<br />
Аналогну примену, нарочито у математичким тврђењима, има таутологија<br />
(p q)(q r) (p r). <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
17
1<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Закони контрапозиције<br />
(¬q ¬p) (p q)<br />
Пример 5.<br />
Таутологија (¬q ¬p) (p q) се веома често среће у математичким доказима.<br />
Она омогућава да се уместо импликације p q докаже импликација ¬q ¬p.<br />
p q<br />
¬q ¬p<br />
Тако, ако желимо да докажемо импликацију:<br />
Ако је n 2 непаран број, онда је n непаран број,<br />
према овој таутологији уместо ње можемо дока<strong>за</strong>ти њој еквивалентну<br />
импликацију:<br />
Ако n није непаран број, онда n 2 није непаран број.<br />
Ова друга импликација је свакако једноставнија <strong>за</strong> доказивање. Заиста, ако n није<br />
непаран, онда је паран, тј. n = 2k, <strong>за</strong> неко k, па је n 2 = 4k 2 , одакле следи да је n 2 паран,<br />
што значи да није непаран. <br />
Пример 6.<br />
Најједноставнији доказ да је <strong>за</strong> сваки реалан број x тачна импликација<br />
1 – 3x ≠ 0 x ≠ 1 3<br />
јесте онај у коме се примењује таутологија (¬q ¬p) (p q). Према њој,<br />
тражена импликација је еквивалентна <strong>са</strong><br />
x = 1 1 – 3x = 0,<br />
3<br />
а ову импликацију је једноставно дока<strong>за</strong>ти јер треба <strong>са</strong>мо проверити да ли је тачна<br />
једнакост<br />
1 – 3 ∙ 1 3 = 0.<br />
Ова једнакост је тачна, чиме је доказ дате импликације <strong>за</strong>вршен. <br />
Свођење на апсурд<br />
(reductio ad absurdum)<br />
(¬p (q¬q) ) p<br />
Пример 7.<br />
Ако из ¬p следи q и ¬q (тј. нека два противречна тврђења), онда изводимо<br />
<strong>за</strong>кључак p. Ово правило <strong>за</strong>кључивања базирано је на таутологији<br />
(¬p (q¬q)) p.<br />
Најстарији пример примене овог <strong>за</strong>кона <strong>за</strong>кључивања је чувени доказ да једначина<br />
x 2 = 2 нема рационална решења. Овај доказ ћемо изложити касније на страни 67.<br />
Овом приликом ћемо прика<strong>за</strong>ти доказ једноставнијег тврђења<br />
p: број 1,41 није решење једначине x 2 = 2.<br />
Негација овог тврђења је<br />
¬p: број 1,41 јесте решење једначине x 2 = 2.<br />
Ако претпоставимо ¬p, онда бисмо имали да је<br />
q: 1,41 2 = 2,<br />
а лако се проверава да је<br />
¬q: 1,41 2 ≠ 2.<br />
Дакле, тачно је p. <br />
18<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Пример 8.<br />
Типичан пример примене таутологије<br />
(p r)(q r) (pq r)<br />
представља доказ тврђења да је <strong>за</strong> сваки природан број n производ n(n + 1) паран<br />
број.<br />
Нека је<br />
p: n je паран број,<br />
q: n је непаран број,<br />
r: n(n + 1) је паран број.<br />
Није тешко дока<strong>за</strong>ти импликације p r (ако је n паран број, онда је n(n + 1)<br />
паран број) и q r (ако је n непаран број, онда је n(n + 1) паран број). На основу<br />
наведене таутологије добијамо да<br />
из n је паран број или n је непаран број следи да је n(n + 1) паран број,<br />
односно, да је <strong>за</strong> сваки природан број n производ n(n + 1) паран број. <br />
Закон набрајања<br />
(p r)(q r) <br />
(pq r)<br />
Пример 9.<br />
За свака два реална броја x и y тачне су еквиваленције<br />
x ∙ y = 0 x = 0y = 0<br />
и<br />
x 2 + y 2 = 0 x = 0y = 0.<br />
На основу таутологија<br />
(p q) (¬p ¬q),<br />
¬(pq) ¬p¬q<br />
и<br />
¬(pq) ¬p¬q<br />
<strong>за</strong>кључујемо да су тачне и следеће еквиваленције<br />
x ∙ y ≠ 0 x ≠ 0y ≠ 0<br />
и<br />
x 2 + y 2 ≠ 0 x ≠ 0y ≠ 0.<br />
Заиста имамо да је<br />
(x ∙ y = 0 x = 0y = 0)<br />
(¬x ∙ y = 0 ¬(x = 0y = 0))<br />
(x ∙ y ≠ 0 ¬x = 0¬y = 0)<br />
(x ∙ y ≠ 0 x ≠ 0y ≠ 0),<br />
и<br />
(x 2 + y 2 = 0 x = 0y = 0)<br />
(¬x 2 + y 2 = 0 ¬(x = 0y = 0))<br />
(x 2 + y 2 ≠ 0 ¬x = 0¬y = 0)<br />
(x 2 + y 2 ≠ 0 x ≠ 0y ≠ 0).<br />
Овакво <strong>за</strong>писивање еквиваленција у низу, односно, формирање такозваног ланца<br />
еквиваленција, дозвољено је на основу таутологије<br />
(p q)(q r) (p r).<br />
Прецизније, према овој таутологији <strong>за</strong>кључујемо да уколико су еквивалентне<br />
сваке две суседне формуле у ланцу еквиваленција, онда су еквивалентне и прва и<br />
последња формула у том ланцу. <br />
Де Морганови <strong>за</strong>кони<br />
¬(pq) ¬p¬q<br />
¬(pq) ¬p¬q<br />
Tранзитивност<br />
еквиваленције<br />
(p q)(q r) <br />
(p r)<br />
p q q r<br />
p r<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
19
A<br />
Скупови<br />
Појмови скуп и скуповна припадност су основни математички појмови. Помоћу<br />
њих се уводе сви други математички објекти попут бројева, релација, функција,<br />
геометријских фигура итд.<br />
Интуитивно, скупови настају окупљањем некаквих ствари у целину. Свака од<br />
ствари које чине ту целину, тј. скуп, назива се елемент тог скупа.<br />
Да је x елемент скупа S <strong>за</strong>писује се формулом x S и чита се „икс је елемент скупа<br />
ес” или „икс припада скупу ес”.<br />
Да x није елемент скупа S <strong>за</strong>писује се формулом x S и чита се „икс није елемент<br />
скупа ес” или „икс не припада скупу ес”.<br />
дефиниција<br />
Венов дијаграм скупа<br />
B = {J,R,P,G}<br />
J B,R B,P B,G B<br />
N = {1,2,3,4,...}<br />
скуп природних бројева<br />
Z = {..., –2, –1,0,1,2,...}<br />
скуп целих бројева<br />
p<br />
Q =<br />
q | p Z, q N<br />
скуп рационалних<br />
бројева<br />
R<br />
скуп реалних бројева<br />
Сваки скуп је потпуно одређен својим елементима. Другим речима, два скупа<br />
су једнака ако и <strong>са</strong>мо ако имају исте елементе.<br />
Најједноставнији примери скупова су они који имају „мали” број елемената и које<br />
због тога можемо <strong>за</strong>дати навођењем свих његових елемената између витичастих<br />
<strong>за</strong>града { и } (одвајајући елементе <strong>за</strong>резима уколико их има више од једног).<br />
Међутим, овакве скупове ћемо наводити <strong>са</strong>мо у неким елементарним примерима.<br />
У математици се углавном разматраjу скупови које не можемо <strong>за</strong>дати „елемент<br />
по елемент” (чак и када су они коначни, а имају велики број елемената). Овакве<br />
скупове <strong>за</strong>дајемо навођењем својства помоћу којег издвајамо све објекте који<br />
имају то својство. Ако <strong>са</strong> означимо својство, а <strong>са</strong> (x) чињеницу да „x има<br />
својство ”, онда <strong>за</strong>писом<br />
S = {x | (x)}<br />
одређујемо скуп S чији су елементи сви објекти који имају својство .<br />
Пример 1.<br />
Скуп A чији су једини елементи 1, 2 и 3 описујемо <strong>са</strong> A = {1,2,3}.<br />
Примети да је A = {3,1,2}, као и A = {x | x = 1x = 2x = 3}.<br />
Скуп A <strong>први</strong>х 1 000 000 000 природних бројева јесте коначан, али је дискутабилно<br />
да ли смо у стању да наведемо све његове елементе. Примера ради, ако бисмо<br />
могли да <strong>за</strong>писујемо по један природан број у секунди, <strong>за</strong> набрајање свих<br />
елемената скупа A требало би нам скоро 32 године.<br />
Ипак, скуп A једноставно <strong>за</strong>дајемо једнакошћу A = {x | x Nx ≤ 10 9 }.<br />
Пра<strong>за</strong>н скуп (скуп који нема елементе) можемо опи<strong>са</strong>ти једнакошћу = {x | x ≠ x}.<br />
Примети да формула x ≠ x није тачна ни <strong>за</strong> једно x, па она <strong>за</strong>иста описује пра<strong>за</strong>н<br />
скуп. <br />
20<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Ако су скупови A и B једнаки, тј. ако је A = B, онда je <strong>за</strong> свако x тачна<br />
еквиваленција:<br />
x A x B.<br />
Ова еквиваленција је конјункција две обратне импликације:<br />
(x A x B)(x B x A).<br />
Прва импликација „каже” да је сваки елемент скупа A такође и елемент скупа B, а<br />
друга да је тачно и обратно, да је сваки елемент скупа B уједно и елемент скупа A.<br />
Скуп A је подскуп скупа B, у ознаци A B, ако и <strong>са</strong>мо ако је сваки елемент<br />
скупа A уједно и елемент скупа B, тј. ако и <strong>са</strong>мо ако је <strong>за</strong> свако x тачна<br />
импликација:<br />
x A x B.<br />
Скуп A je прави (строги) подскуп скупа B, у ознаци A B, ако и <strong>са</strong>мо ако је<br />
A B и B / A (B није подскуп од A).<br />
дефиниција<br />
Релацију („бити подскуп”) називамо инклузијом, а релацију строгом<br />
инклузијом.<br />
1. Задатак<br />
Испитај инклузијски однос међу скуповима A = {x |x Nx 2 ≤ 9},<br />
B = {x | x = 2x = 3} и C = {2,3,4}.<br />
Узимајући у обзир претходну дефиницију и разматрање испред ње, <strong>за</strong>кључујемо<br />
да је следећа еквиваленција тачна <strong>за</strong> било које скупове A и B:<br />
A = B A BB A.<br />
У наредном тврђењу наводимо основна (и очигледна) својства инклузије и строге<br />
инклузије.<br />
За било које скупове A, B и C важи:<br />
1. A, 5. A ≠ A,<br />
2. A A, 6. A A,<br />
3. A BB A A = B, 7. A B A B,<br />
4. A BB C A C, 8. A BB C A C.<br />
Примети да су<br />
припадање ()<br />
и инклузија ()<br />
суштински различити<br />
односи.<br />
теорема<br />
a S, {a} S,<br />
{a} S, a / S<br />
Партитивни скуп датог скупа S, у ознаци P(S), јесте скуп свих његових<br />
подскупова. Дакле, P(S) = {X | X S}.<br />
дефиниција<br />
Пример 2.<br />
Одредимо P({1,3,5}).<br />
Једночлани подскупови од {1,3,5} су {1}, {3} и {5}. Двочлани подскупови од {1,3,5}<br />
су {1,3}, {1,5} и {3,5}. Коначно, {1,3,5} и {1,3,5} {1,3,5}, па имамо да је<br />
P({1,3,5}) = {,{1},{3},{5},{1,3},{1,5},{3,5},{1,3,5}}. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
21
1<br />
2<br />
1 57648 9<br />
ПРЕСЕК<br />
A B<br />
дефиниција<br />
Пресек скупова A и B, у ознаци A B, дефинишемо једнакошћу<br />
A B = {x | x Ax B}.<br />
Унију скупова A и B, у ознаци A B, дефинишемо једнакошћу<br />
A B = {x | x Ax B}.<br />
Разлику скупова A и B, у ознаци A \ B, дефинишемо једнакошћу<br />
A \ B = {x | x Ax B}.<br />
Скупови A и B су дисјунктни ако је A B = .<br />
УНИЈА<br />
A B<br />
Пример 3.<br />
Нека је A = {1,2,3,4,6}, B = {3,4,7,8,9} и C = {4,5,6,8,9,10}.<br />
Одредимо (A B) \ (B C).<br />
A B = {1,2,3,4,6,7,8,9}, B C = {4,8,9}, (A B) \ (B C) = {1,2,3,6,7}<br />
РАЗЛИКА<br />
A \ B<br />
B \ A<br />
2.<br />
Задатак<br />
Користећи скуповне операције, опиши осенчене делове Венових дијаграма.<br />
1) 2) 3) 4) 5) 6)<br />
<br />
КОМПЛЕМЕНТ СКУПА<br />
3.<br />
Задатак<br />
Ако је A било који скуп, одреди A , A , A \ , \ A.<br />
A A c = S<br />
A A c = <br />
(A c ) c = A<br />
дефиниција<br />
Ако је A S, онда се разлика S \ A назива комплемент скупа A у односу на<br />
скуп S. Ако је јасно о ком скупу S је реч, онда се комплемент подскупа A (од S)<br />
означава A c .<br />
22<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Директно из дефиниције скуповних операција добијамо:<br />
x A B x Ax B,<br />
x A B x Ax B,<br />
x A \ B x A¬x B.<br />
Применом ових еквиваленција скуповни идентитети се своде на таутологије.<br />
A = B, ако је <strong>за</strong> свако x<br />
тачна еквиваленција:<br />
x A x B.<br />
Пример 4.<br />
Докажимо да je <strong>за</strong> све скупове A, B и C тачна једнакост<br />
A \ (B C) = (A \ B) (A \ C).<br />
Да бисмо дока<strong>за</strong>ли овај скуповни идентитет, довољно је дока<strong>за</strong>ти да је <strong>за</strong> свако x<br />
тачна еквиваленција<br />
x A \ (B C) x (A \ B) (A \ C).<br />
Према дефиницијама скуповних операција, имамо да je<br />
x A \ (B C) x A¬(x B C)<br />
x A¬ (x Bx C)<br />
као и<br />
x (A \ B) (A \ C) x A \ Bx A \ C<br />
(x A¬x B)(x A¬x C).<br />
Дакле, треба дока<strong>за</strong>ти да је <strong>за</strong> свако x тачна еквиваленција<br />
x A¬(x Bx C) (x A¬x B)(x A¬x C).<br />
Нека је<br />
p: x A, q: x B, r: x C.<br />
Последња еквиваленција, уз уведене ознаке, постаје<br />
p¬(qr) (p¬q)(p¬r).<br />
Остављамо као <strong>за</strong>датак <strong>за</strong> вежбу доказ да је ова формула таутологија. Тиме ће<br />
доказ датог идентитета бити <strong>за</strong>вршен. <br />
Пример 5.<br />
Нека су A и B произвољни подскупови од S. Докажимо Де Морганову једнакост<br />
(A B) c = A c B c .<br />
Приметимо да из A, B S следи да је A B S, као и да је реч о комплементима<br />
у односу на скуп S. Имајући на уму дефиницију комплемента, довољно је дока<strong>за</strong>ти<br />
да је <strong>за</strong> свако x из S тачна еквиваленција x (A B) c x A c B c , односно<br />
¬x A B x A c x B c , тј.¬(x Ax B) ¬x A¬x B.<br />
Ако ставимо да је p: x A, q: x B, последња еквиваленција постаје<br />
¬(pq) ¬p¬q. Ова формула јесте таутологија (позната као Де Морганов<br />
<strong>за</strong>кон), одакле следи да је тражена једнакост тачна. <br />
Идентитете који се<br />
односе на нека три<br />
произвољна скупа<br />
можемо проверавати<br />
сенчењем типичног<br />
графичког прика<strong>за</strong><br />
нека три скупа.<br />
B C A \ (B C)<br />
A \ B<br />
A \ C<br />
(A \ B) (A \ C)<br />
4. Задатак<br />
Докажи да су <strong>за</strong> било које скупове A, B и C тачне једнакости:<br />
1) (A \ B) \ C = A \ (B C), [(p¬q)¬ r p¬(qr)]<br />
2) A \ (B \ C) = (A \ B) (A C). [p¬(q¬ r) (p¬ q)(pr)]<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
23
A<br />
дефиниција<br />
Разликуј двочлани<br />
скуп од уређеног пара.<br />
{1,2} = {2,1}<br />
(1,2) ≠ (2,1)<br />
Уређени пар. Декартов производ<br />
Уређени пар (a,b) је двочлани низ чији је <strong>први</strong> члан (прва координата) a и<br />
чији је други члан (друга координата) b. За уређене парове важи<br />
(a,b) = (c,d) a = cb = d.<br />
Декартов производ скупова A и B, у ознаци A×B, јесте скуп чији су елементи<br />
уређени парови чија прва координата припада скупу A, a друга координата<br />
скупу B, односно,<br />
A×B = {(a,b) | a Ab B}.<br />
A×B<br />
B×A<br />
Пример 1.<br />
Нека је A = {1,2} и B = {0,1,2}. Одредимо скупове A×B и B×A:<br />
A×B = {(1,0),(1,1),(1,2),(2,0),(2,1),(2,2)};<br />
B×A = {(0,1),(1,1),(2,1),(0,2),(1,2),(2,2)}.<br />
Скупови A×B и B×A су различити и инклузијски неупоредиви, тј.<br />
A×B / B×A и B×A / A×B.<br />
Приметимо и да је<br />
(A×B) (B×A) = {(1,1),(2,2)}.<br />
Будући да пра<strong>за</strong>н скуп нема елементе, није могуће формирати уређене парове<br />
<strong>са</strong> координатама из празног скупа. Одавде следи да су <strong>за</strong> сваки скуп A тачне<br />
једнакости<br />
×A = A× = . <br />
1. Задатак<br />
Нека је A = {1,2,3} и B = {1,2}. Одреди:<br />
1) (A×A) (B×A); 2) (B×A) \ (A×B); 3) (A \ B)×(A B).<br />
B×B<br />
Декартов производ скупова се уводи по узору<br />
на правоугли координатни систем (који се<br />
назива и Декартов координатни систем).<br />
Ако координатне осе правоуглог<br />
координатног система схватимо као графичке<br />
приказе скупа реалних бројева R, тада се<br />
раван у коју је постављен координатни систем<br />
може схватити као Декартов производ R×R.<br />
Заиста, тачке равни идентификујемо <strong>са</strong><br />
уређеним паровима реалних бројева.<br />
24<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Б<br />
Докажимо да је <strong>за</strong> све скупове A, B и C тачна једнакост<br />
A×(B C) = (A×B) (A×C).<br />
Довољно је дока<strong>за</strong>ти да <strong>за</strong> свако x и y важи еквиваленција<br />
(x,y) A×(B C) (x,y) (A×B) (A×C).<br />
Применом дефиниције Декартовог производа и уније имамо<br />
(x,y) A×(B C) x Ay B C<br />
x A(y By C)<br />
и<br />
(x,y) (A×B) (A×C) (x,y) A×B(x,y) A×C<br />
(x Ay B)(x Ay C).<br />
Ако ставимо да је<br />
p: x A, q: y B, r: y C,<br />
према таутологији p(qr) (pq)(pr) (докажите да је ова формула <strong>за</strong>иста<br />
таутологија) <strong>за</strong>кључујемо да је дата скуповна једнакост тачна. <br />
2.<br />
Пример 2.<br />
Задатак<br />
Докажи да је <strong>за</strong> све скупове A, B и C тачна једнакост A×(B C) = (A×B) (A×C).<br />
Уређена тројка (a,b,c) је трочлани низ чији је <strong>први</strong> члан a, други члан b и<br />
трећи члан c. За уређене тројке важи<br />
(a 1<br />
,a 2<br />
,a 3<br />
) = (b 1<br />
,b 2<br />
,b 3<br />
) a 1<br />
= b 1<br />
a 2<br />
= b 2<br />
a 3<br />
= b 3<br />
.<br />
Слично се дефинишу уређене четворке, уређене петорке итд.<br />
Декартов производ скупова A, B и C, у ознаци A×B×C, јесте скуп чији су<br />
елементи уређене тројке чија прва координата припада скупа A, друга<br />
координата скупу B, а трећа координата скупу C, односно,<br />
A×B×C = {(a,b,c) | a Ab Bc C}.<br />
Слично се дефинишe Декартов производ више од три скупа.<br />
Пример 3.<br />
дефиниција<br />
Скупови A×A,<br />
A×A×A, итд. називају<br />
се Декартови степени<br />
скупа A и често се<br />
обележавају редом<br />
A 2 , A 3 итд.<br />
Ако је A = {a,b}, онда је<br />
A×A×A = {(a,a,a),(a,a,b),(a,b,a),(a,b,b),(b,a,a),(b,a,b),(b,b,a),(b,b,b)}. <br />
3.<br />
4.<br />
Задатак<br />
Ако је A = {a,b,c}, B = {0,1}, C = {1,2}, oдреди:<br />
1) A×B×C; 2) A×B×B; 3) B×B×B;<br />
4) (A×B×C) (A×C×B); 5) (A×B×C) (B×A×C).<br />
Задатак<br />
Ако је A = {1,2,3}, B = {a,b,c,d} и C = {0,1,2,3}, одреди број елемената скупова:<br />
1) A×B×C; 2) A×A×A; 3) B×B×C.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
25
A<br />
Бинарне релације<br />
Релацијама успостављамо везе између објеката (бројева, геометријских фигура итд.)<br />
које проучавамо.<br />
дефиниција<br />
Бинарна релација скупа A је било који подскуп Декартовог производа A×A.<br />
Уобичајено је да се<br />
релације означавају<br />
малим словима грчког<br />
алфабета.<br />
A×A<br />
Пример 1.<br />
Нека је A = {a,b,c} и ρ подскуп од A×A дат <strong>са</strong><br />
ρ = {(a,a),(a,b),(a,c),(b,b),(c,a)}.<br />
Дакле, ρ је једна бинарна релација скупа A. Ову релацију сликовитије можемо<br />
прика<strong>за</strong>ти на два начина: графом и таблицом. Верујемо да су наредне слике<br />
довољне да се уочи како се формира таблица, односно граф релације.<br />
ρ a b c<br />
a ⊤ ⊤ ⊤<br />
b ⊥ ⊤ ⊥<br />
c ⊤ ⊥ ⊥ <br />
Приликом формирања<br />
графа релације нема потребе<br />
наводити уређене парове. Ми<br />
смо их наводили <strong>са</strong>мо да бисмо<br />
објаснили значење стрелица.<br />
Ако је ρ нека бинарна релација скупа A, тј. ако је ρ A×A, уобичајено је да се<br />
уместо (x,y) ρ пише x ρ y и чита „икс је у релацији ро <strong>са</strong> ипсилон”. Уместо<br />
(x,y) ρ пи<strong>са</strong>ћемо x ρ y (ρ је прецртано слово ро).<br />
Такође, у наставку ћемо бинарне релације звати краће релацијама.<br />
Таблице и графове<br />
релација формирамо<br />
<strong>са</strong>мо у случају да су те<br />
релације на коначним<br />
скуповима.<br />
Пример 2.<br />
Релације ≤ и < међу реалним бројевима важни су примери релација на<br />
(бесконачном) скупу R. Обојени делови координатних равни, схваћени као<br />
подскупови од R×R, <strong>за</strong>право су графички прикази ових релација. Приметите да<br />
на слици доле десно тачке <strong>са</strong> „испрекидане линије” нису укључене у одговарајућу<br />
област.<br />
<br />
26<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Бинарна релација ρ скупа A je:<br />
• рефлексивна ако је x ρ x <strong>за</strong> свако x из A;<br />
• ирефлексивна ако <strong>за</strong> све x из A није x ρ x;<br />
• симетрична ако је <strong>за</strong> све x и y из A тачна импликација x ρ y y ρ x;<br />
• антисиметрична ако је <strong>за</strong> све x и y из A тачна импликација<br />
x ρ yy ρ x x = y;<br />
• линеарна ако је <strong>за</strong> све x и y из A тачна дисјункција x ρ yy ρ x;<br />
• транзитивна ако је <strong>за</strong> све x, y и z из A тачна импликација<br />
x ρ yy ρ z x ρ z.<br />
дефиниција<br />
Пример 3.<br />
Испитајмо које од особина наведених у претходној дефиницији има релација ρ<br />
скупа A = {a,b,c} из примера 1. Испоставиће се да ова релација нема ниједну од<br />
поменутих особина.<br />
Релација ρ није рефлексивна, јер није тачно да су сви елементи скупа A у релацији<br />
<strong>са</strong> собом: a ρ a, b ρ b и c ρ c.<br />
Релација ρ није ирефлексивна, јер није тачно да сви елементи скупа A нису у<br />
релацији <strong>са</strong> собом: a ρ a, b ρ b и c ρ c.<br />
Да релација ρ није ни симетрична ни антисиметрична, показују наредне две табеле<br />
у којима су детаљно испитане све могућности.<br />
x y x ρ y y ρ x x ρ y y ρ x<br />
a a ⊤ ⊤ ⊤<br />
a b ⊤ ⊥ ⊥<br />
a c ⊤ ⊤ ⊤<br />
b a ⊥ ⊤ ⊤<br />
b b ⊤ ⊤ ⊤<br />
b c ⊥ ⊥ ⊤<br />
c a ⊤ ⊤ ⊤<br />
c b ⊥ ⊥ ⊤<br />
c c ⊥ ⊥ ⊤<br />
x y x ρ y y ρ x x = y x ρ yy ρ x x = y<br />
a a ⊤ ⊤ ⊤ ⊤<br />
a b ⊤ ⊥ ⊥ ⊤<br />
a c ⊤ ⊤ ⊥ ⊥<br />
b a ⊥ ⊤ ⊥ ⊤<br />
b b ⊤ ⊤ ⊤ ⊤<br />
b c ⊥ ⊥ ⊥ ⊤<br />
c a ⊤ ⊤ ⊥ ⊥<br />
c b ⊥ ⊥ ⊥ ⊤<br />
c c ⊥ ⊥ ⊤ ⊤<br />
Иако су претходне табеле веома информативне, њихово формирање може да<br />
представља <strong>за</strong>моран по<strong>са</strong>о ако је скуп коначан и има већи број елемената, док у<br />
случајевима бесконачних скупова није ни могуће формирати овакве табеле.<br />
Покушајмо да откријемо без табела да ли је релација ρ линеарна и да ли је<br />
транзитивна.<br />
Ако пажњу усмеримо на дефиницију релације ρ, односно на њен граф, брзо ћемо<br />
уочити да релација ρ није линеарна, јер је, на пример, b ρ c и c ρ b, тј. ¬(b ρ cc ρ b).<br />
Да релација ρ није транзитивна, следи из чињеница: c ρ a, a ρ b и c ρ b, тј. из<br />
чињенице да није тачна импликација c ρ aa ρ b c ρ b. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
27
1<br />
2<br />
1 57648 9<br />
дефиниција<br />
Нека је ρ релација скупа A. Релација ρ је релација поретка (уређење) ако је<br />
рефлексивна, антисиметрична и транзитивна.<br />
Пример 4.<br />
У наредној табели су наведене три важне релације поретка.<br />
Релација ≤ на скупу R<br />
(<strong>за</strong> све x, y, z из R )<br />
Релација | (дељивости) на<br />
скупу N (<strong>за</strong> све n, m, k из N )<br />
Инклузија међу скуповима<br />
(<strong>за</strong> све скупове A, B, C)<br />
Рефлексивност x ≤ x n | n A A<br />
Антисиметричност x ≤ yy ≤ x x = y n | mm | n n = m A BB A A = B<br />
Транзитивност x ≤ yy ≤ z x ≤ z n | mm | k n | k A BB C A C<br />
Приметимо да је релација ≤ на скупу R линеарна, јер је x ≤ y или y ≤ x <strong>за</strong> било која<br />
два броја x и y.<br />
Релација | (дељивости) на скупу N није линеарна, јер, на пример, 2 |/ 3 и 3 |/ 2.<br />
Инклузија такође није линеарна, јер, на пример,{1,2,3} / {2,3,4} и {2,3,4} / {1,2,3}.<br />
1. Задатак<br />
Да ли је релација скупа A = {a,b,c,d} прика<strong>за</strong>на графом на<br />
слици десно релација поретка?<br />
Да ли је ова релација линеарна?<br />
дефиниција<br />
Релација ≤ на скупу R<br />
је линеарно уређење.<br />
Релација ρ је релација линеарнoг поретка (линеарно уређење) ако је<br />
рефлексивна, антисиметрична, линеарна и транзитивна.<br />
Релација ρ је релација строгог поретка (строго уређење) ако је ирефлексивна<br />
и транзитивна.<br />
Пример 5.<br />
Свакој релацији поретка ρ неког скупа A одговара једна релација строгог поретка<br />
σ (такође на A) таква да су <strong>за</strong> све x и y из A тачне еквиваленције:<br />
x ρ y x σ yx = y, односно, x σ y x ρ yx ≠ y.<br />
Тако релацији ≤ на скупу R одговара релација
Логика и скупови<br />
Релација ρ је релација еквиваленције ако је рефлексивна,<br />
симетрична и транзитивна.<br />
дефиниција<br />
Пример 6.<br />
На наредној слици прика<strong>за</strong>н је граф једне релације еквиваленције скупа<br />
S = {a,b,c,d,e,f}.<br />
Није тешко уочити да је скуп S овом релацијом издељен<br />
на три подскупа који су међусобно дисјунктни тако да<br />
је сваки елемент било ког подскупа пове<strong>за</strong>н <strong>са</strong> било<br />
којим елементом из истог подскупа (наравно и <strong>са</strong> <strong>са</strong>мим<br />
собом). Сваки од ових подскупова назива се кла<strong>са</strong><br />
еквиваленције.<br />
Прецизније, класе еквиваленције су подскупови: {a,b,c}, {d} и {e,f}. <br />
Испоставља се да свака релација еквиваленције неког скупа дели тај скуп на<br />
међусобно дисјунктне непразне подскупове чија је унија једнака скупу на коме је<br />
релација дефини<strong>са</strong>на. Сваки од тих подскупова назива се кла<strong>са</strong> еквиваленције<br />
уочене релације.<br />
Пример 7.<br />
Релација ρ скупа целих бројева Z дефини<strong>са</strong>на је на следећи начин:<br />
x ρ y акко је x – y дељиво <strong>са</strong> 2.<br />
Докажимо да је ρ релација еквиваленције.<br />
Рефлексивност. Како је <strong>за</strong> сваки цео број x разлика x – x једнака нули, па је тиме и<br />
дељива <strong>са</strong> 2, следи да је x ρ x <strong>за</strong> сваки цео број x.<br />
Симетричност. Претпоставимо да су x и y цели бројеви такви да је x ρ y. Тада је<br />
x – y дељиво <strong>са</strong> 2. Међутим тада је и y – x дељиво <strong>са</strong> 2 (јер је y – x = –(x – y)), па је тиме<br />
и y ρ x.<br />
Транзитивност. Претпоставимо да су x, y и z цели бројеви такви да је x ρ y и y ρ z.<br />
Тада су x – y и y – z дељиви <strong>са</strong> 2. Како је x – z = (x – y) + (y – z), <strong>за</strong>кључујемо да је x – z<br />
дељиво <strong>са</strong> 2, тј. x ρ z.<br />
–8<br />
–6<br />
–4<br />
–2<br />
0<br />
2<br />
4<br />
6<br />
8<br />
Једнакост ( = )<br />
је типичан<br />
пример релације<br />
еквиваленције.<br />
Приказ релације<br />
једнакости међу<br />
реалним бројевима<br />
Граф једнакости скупа<br />
A = {a,b,c,d}<br />
–5<br />
–4<br />
–3<br />
–1<br />
1<br />
3<br />
5<br />
7<br />
9<br />
Скуп Z је овом релацијом подељен на два дисјунктна подскупа: скуп непарних<br />
целих бројева {..., –5, –3, –1,1,3,5,...} и скуп парних целих бројева {... –4, –2,0,2,4,6 ...}. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
29
A<br />
Функције<br />
Функције су једна од најважнијих ве<strong>за</strong> између математике и света око нас.<br />
Помоћу њих моделирамо и пратимо рад механичких, биолошких и разних других<br />
система.<br />
Интуитивно, функцијама се успостављају везе између елемената два скупа тако<br />
што се сваком елементу једног скупа придружује тачно један елемент другог скупа.<br />
Пример 1.<br />
На наредним сликама прика<strong>за</strong>но је једно придруживање које сваком елементу<br />
скупа A = {a,b,c,d} додељује тачно један елемент скупа B = {1,2,3}. Другим речима,<br />
дефини<strong>са</strong>на је једна функција из A у B.<br />
Уочену функцију схватамо као скуп<br />
f = {(a,1),(b,2),(c,2),(d,3)}. <br />
дефиниција<br />
Скуп f је функција из A у B, у ознаци f: A B, ако важе следећи услови:<br />
1. f A×B и<br />
2. <strong>за</strong> свако x из A постоји тачно један елемент y из B такав да (x,y) f.<br />
Ако f: A B, скуп A се назива домен или област дефини<strong>са</strong>ности, а скуп B<br />
кодомен или област вредности функције f.<br />
g<br />
h<br />
Пример 2.<br />
Нека је A = {a,b,c,d} и B = {1,2,3} (као у претходном примеру).<br />
Скуп g = {(a,1),(b,2),(d,2)} није функција из A у B, јер елемент c из A није прва<br />
координата ниједног пара из g, тј. елементу c није придружен ниједан елемент из<br />
B.<br />
Скуп h = {(a,1),(b,2),(c,1),(c,2),(d,3)} није функција из A у B, јер два различита<br />
пара из h имају исту прву координату c, тј. елементу c није придружен <strong>са</strong>мо један<br />
елемент из B.<br />
Скупови l = {(a,1),(b,1),(c,1),(d,2)} и s = {(a,3),(b,2),(c,1),(d,2)} јесу функције<br />
из A у B. <br />
30<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Ако f: A B, уместо (x,y) f пишемо f(x) = y, а понекада и x y.<br />
Пример 3.<br />
Ако је f: {a,b,c,d} {1,2,3} функција из примера 1, онда је<br />
f(a) = 1, f(b) = 2, f(c) = 2, f(d) = 3,<br />
при чему су ове једнакости другачије <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>ни односи<br />
(a,1) f, (b,2) f, (c,2) f, (d,3) f.<br />
Ради боље прегледности користимо и следећи <strong>за</strong>пис:<br />
f = a b c d<br />
1 2 2 3 .<br />
Овакав <strong>за</strong>пис је погодан <strong>за</strong> дефини<strong>са</strong>ње функција између два коначна скупа <strong>са</strong><br />
малим бројем елемената. <br />
Пример 4.<br />
Када су у питању функције између коначних скупова <strong>са</strong> „великим” бројем<br />
елемената или бесконачних скупова, не можемо их дефини<strong>са</strong>ти као у претходним<br />
примерима. У оваквим случајевима функције се најчешће <strong>за</strong>дају навођењем<br />
правила по коме се елементима једног скупа додељују елементи другог скупа.<br />
Веома важне функције међу скуповима бројева представљају оне које су<br />
дефини<strong>са</strong>не неким изразом <strong>са</strong> једном променљивом. На пример, изразом 2x + 1<br />
дефини<strong>са</strong>на је функција f: R R која сваком реалном броју x придружује<br />
одговарајућу вредност 2x + 1:<br />
3 7; 2,5 6; 0 1; – 1 – 1, ...<br />
Једноставно, кажемо да је функција f: R R дефини<strong>са</strong>на <strong>са</strong><br />
f(x) = 2x + 1.<br />
Сасвим је природно да ову функцију графички прикажемо у правоуглом<br />
координатном систему. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
31
1<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Композиција функција<br />
Композиција<br />
две функције је<br />
дефини<strong>са</strong>на <strong>са</strong>мо ако је<br />
домен једне функције<br />
једнак кодомену друге<br />
функције.<br />
Приметите да се<br />
композиција f g<br />
функција из примера 1.<br />
не може дефини<strong>са</strong>ти.<br />
Пример 5.<br />
Посматрајмо две функције, f: {a,b,c,d} {1,2,3} и g: {1,2,3} {t,u,v,w}, дате <strong>са</strong><br />
f = a b c d<br />
1 1 2 2 и g = 1 2 3<br />
t v w .<br />
Приметимо да је домен функције g исти као кодомен функције f.<br />
Дефинишимо нову функцију h: {a,b,c,d} {t,u,v,w} <strong>са</strong><br />
h(x) = g(f(x)), x {a,b,c,d}.<br />
Тада је<br />
h(a) = g(f(a)) = g(1) = t, h(b) = g(f(b)) = g(1) = t,<br />
h(c) = g(f(c)) = g(2) = v, h(d) = g(f(d)) = g(2) = v.<br />
Дакле,<br />
h = a b c d<br />
t t v v .<br />
Функција h назива се композиција функција f и g. <br />
дефиниција<br />
Композиција функција f: A B и g: B C је функција h: A C, дефини<strong>са</strong>на <strong>са</strong><br />
h(x) = g(f(x)).<br />
Функција h се означава <strong>са</strong> g f. Дакле, (g f)(x) = g(f(x)).<br />
Пример 6.<br />
Експлицитно (лат.<br />
explicitus) значи јасно,<br />
недвосмислено,<br />
отворено.<br />
Функције f: R R и g: R R дефини<strong>са</strong>не су <strong>са</strong><br />
f(x) = –2x – 1 и g(x) = 3x + 1.<br />
Од ових функција могу се дефини<strong>са</strong>ти разне композиције, као на пример, f g: R R,<br />
g f: R R, f f: R R, g g: R R. Одредимо изразе које експлицитно одређују<br />
ове функције.<br />
(f g)(x) = f(g(x)) = f(3x + 1) = –2(3x + 1) – 1 = –6x – 3<br />
(g f)(x) = g(f(x)) = g(–2x – 1) = 3(–2x – 1) + 1 = –6x – 2<br />
(f f)(x) = f(f(x)) = f(–2x – 1) = –2(–2x – 1) – 1 = 4x + 1<br />
(g g)(x) = g(g(x)) = g(3x + 1) = 3(3x + 1) + 1 = 9x + 4 <br />
32<br />
1. Задатак<br />
Функције f: R R и g: R R дефини<strong>са</strong>не су <strong>са</strong> f(x) = x – 1 и g(x) = 1 – x.<br />
Одреди: f g, g f, f f, g g, (f f) f.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Функција f: A B је:<br />
• 1-1 функција (читај „један један функција”), ако је <strong>за</strong> свако x 1<br />
, x 2<br />
из A тачна<br />
импликација<br />
x 1<br />
≠ x 2<br />
f(x 1<br />
) ≠ f(x 2<br />
),<br />
односно, импликација (која је по <strong>за</strong>кону контрапозиције еквивалентна<br />
претходној)<br />
f(x 1<br />
) = f(x 2<br />
) x 1<br />
= x 2<br />
;<br />
• на-функција, ако <strong>за</strong> свако y из B постоји x из A тако да је f(x) = y;<br />
• бијекција, ако је 1-1 функција и на-функција.<br />
дефиниција<br />
Закон контрапозиције<br />
(¬q ¬p) (p q)<br />
Ако је f: A B 1-1 функција, пишемо f: A<br />
f: A B, а ако је бијекција, пишемо f: A B.<br />
B, ако је на-функција пишемо<br />
Пример 7.<br />
Докажимо да је функција f: R R дефини<strong>са</strong>на <strong>са</strong><br />
f(x) = –2x + 1<br />
бијекција.<br />
Докажимо прво да је f 1-1 функција. Нека су x 1<br />
и x 2<br />
реални бројеви такви да је<br />
f(x 1<br />
) = f(x 2<br />
). Тада је, према дефиницији функције f,<br />
–2x 1<br />
+ 1 = –2x 2<br />
+ 1,<br />
одакле применом познатих својстава <strong>са</strong>бирања и множења реалних бројева<br />
<strong>за</strong>кључујемо да је x 1<br />
= x 2<br />
.<br />
Докажимо да је f на-функција. Нека је y произвољан реалан број. Треба пронаћи<br />
број x такав да је f(x) = y. Поново према дефиницији функције f имамо да је<br />
–2x + 1 = y, одакле следи да је<br />
x = y – 1<br />
–2 .<br />
Тада је f(x) = –2x + 1 = – 2 y – 1 + 1 = y. <br />
–2<br />
Ако f: A B, онда постоји бијекција g: B А таква да је<br />
f(g(y)) = y, <strong>за</strong> свако y из B<br />
и<br />
g(f(x)) = x, <strong>за</strong> свако x из A.<br />
Функција g из претходне теореме назива се инверзна функција функције f и<br />
обележава се f –1 .<br />
Пример 8.<br />
У претходном примеру смо пока<strong>за</strong>ли да је функција f: R R дата <strong>са</strong><br />
f(x) = –2x + 1 бијекција. У доказу да је f на-функција одредили смо, <strong>за</strong>право,<br />
инверзну функцију f –1 : R R. Ова функција је дефини<strong>са</strong>на <strong>са</strong> f –1 (x) = – x – 1<br />
2 .<br />
Проверите да ли су <strong>за</strong> свако x из R тачне једнакости<br />
f(f –1 (x)) = x и f –1 (f(x)) = x. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
33
A<br />
Елементи комбинаторике<br />
Природни бројеви 1, 2, 3, 4, 5, ... вероватно представљају најстарије математичке<br />
појмове. Још у раном детињству природне бројеве усвајамо као резултате бројања.<br />
Сваки скуп чије елементе можемо пребројати и резултате тог бројања изразити<br />
природним бројем називамо коначним скупом. Број елемената коначног скупа A<br />
означавамо |A|. И пра<strong>за</strong>н скуп сматрамо коначним, при чему је || = 0.<br />
Одређивање броја елемената коначних скупова без набрајања свих елемената,<br />
одн. непосредног пребројавања спада у основне проблеме математичке области<br />
која се назива комбинаторика. Постоји велики број идеја и метода <strong>за</strong> решавање<br />
разноврсних типова проблема пребројавања. Овом приликом наводимо <strong>са</strong>мо<br />
неколико једноставних тврђења која су позната као елементарни комбинаторни<br />
принципи. Разноврсни примери и <strong>за</strong>даци пока<strong>за</strong>ће широку примену ових<br />
очигледних принципа.<br />
Принцип збира<br />
Ако су A и B дисјунктни коначни скупови, онда је |A B| = |A| + |B|.<br />
Аналогно тврђење важи и <strong>за</strong> више скупова. Ако су A, B и C међусобно<br />
дисјунктни коначни скупови (A B = , B C = и C A = ), онда је<br />
|A B C| = |A| + |B| + |C|.<br />
Принцип<br />
укључења-искључења<br />
(<strong>за</strong> два, одн. три скупа)<br />
1) Ако су A и B коначни скупови, онда је |A B| = |A| + |B| – |A B|.<br />
2) Ако су A, B и C коначни скупови, онда је<br />
|A B C| = |A| + |B| + |C| – |A B| – |B C| – |C A| + |A B C|.<br />
A<br />
A \ B<br />
A<br />
A \ B<br />
A B<br />
B<br />
B<br />
Доказ. 1) Једнакост је последица принципа збира и скуповних идентитета:<br />
A B = (A \ B) B и A = (A \ B) (A B).<br />
Како је (A \ B) B = и (A \ B) (A B) = имамо да је<br />
|A B| = |A \ B| + |B| и |A| = |A \ B| + |A B|.<br />
Дакле, |A \ B| = |A| – |A B|, па је |A B| = |A| – |A B| + |B|.<br />
2) Применићемо једнакост дока<strong>за</strong>ну под 1) и познате скуповне идентитете:<br />
(A B) C = (A C) (B C) и (A C) (B C) = A B C.<br />
|A B C| = |(A B) C| = |A B| + |C| – |(A B) C|<br />
= |A| + |B| – |A B| + |C| – |(A C) (B C)|<br />
= |A| + |B| – |A B| + |C| – (|A C| + |B C| – |A B C|)<br />
= |A| + |B| + |C| – |A B| – |A C| – |B C| + |A B C| ■<br />
Пример 1.<br />
У једном одељењу сваки ученик иде на музичку или ликовну секцију. Њих 17 иде<br />
на ликовну секцију, њих 15 иде на музичку секцију, а троје ученика иде на обе<br />
секције. Колико ученика има у том одељењу?<br />
34<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Из датих података <strong>за</strong>кључујемо (види слику десно):<br />
• 14 ученика иде <strong>са</strong>мо на ликовну секцију, 17 – 3 = 14;<br />
• 12 ученика иде <strong>са</strong>мо на музичку секцију, 15 – 3 = 12.<br />
У одељењу има 14 + 12 + 3 = 29 ученика. <br />
Пример 2.<br />
17 ученика иде на<br />
ликовну секцију.<br />
У једној туристичкој агенцији раде водичи који знају<br />
енглески, француски или руски језик. Енглески зна 15<br />
водича, француски 11 и руски 13. Енглески и француски<br />
зна 5 водича, француски и руски 4 водича, а руски и 14 ученика иде <strong>са</strong>мо<br />
енглески 6 водича. Сва три језика знају 3 водича.<br />
на ликовну секцију.<br />
Колико водича ради у тој агенцији?<br />
Нека E, F и R означавају скупове водича који редом знају енглески, француски<br />
и руски језик. Знамо да је |E| = 15, |F| = 11, |R| = 13, |E F| = 5, |F R| = 4,<br />
|R E| = 6, |E F R| = 3.<br />
Применом формуле укључења-искључења рачунамо укупан број водича:<br />
|E F R| = |E| + |F| + |R| – |E F| – |F R| – |R E| + |E F R|<br />
= 15 + 11 + 13 – 5 – 4 – 6 + 3 = 27. <br />
L<br />
15 ученика иде на<br />
музичку секцију.<br />
M<br />
3 ученика иде<br />
и на ликовну и на музичку<br />
секцију.<br />
12 ученика иде <strong>са</strong>мо<br />
на музичку секцију.<br />
1. Задатак<br />
У летњи камп дошло је 73 ученика, од којих 38 говори немачки језик, 25 ученика<br />
говори француски језик, а 12 ученика говори оба језика. Колико ученика не<br />
говори ниједан од ова два језика?<br />
Ако су A и B коначни скупови, онда је |A×B| = |A| ∙ |B|.<br />
Ако су A, B и C коначни скупови, онда је |A×B×C| = |A| ∙ |B| ∙ |C|.<br />
Принцип производа<br />
Пример 3.<br />
Након изласка из авиона путник треба да се спусти два спрата ниже да би преузео<br />
пртљаг. На један спрат ниже воде три (једносмерна) покретна степеништа, а<br />
одатле на спрат испод два (такође једносмерна) покретна степеништа. На колико<br />
начина путник може стићи до места <strong>за</strong> преузимање пртљага?<br />
Након изласка из авиона, путник прво треба да и<strong>за</strong>бере<br />
једно од три степеништа која воде на међуспрат, а <strong>за</strong>тим<br />
на међуспрату да и<strong>за</strong>бере једно до два степеништа до циља.<br />
излаз из авиона<br />
A B C<br />
међуспрат<br />
пртљаг D E<br />
Могући избори степеништа <strong>за</strong>право су уређени парови чија је прва координата<br />
једно од степеништа које води од изла<strong>за</strong> на међуспрат, а друга координата је<br />
степениште које води <strong>са</strong> међуспрата до пртљага. Дакле, постоји укупно 3 ∙ 2 = 6<br />
могућности. <br />
A<br />
B<br />
C<br />
A<br />
D<br />
B<br />
D<br />
C<br />
D<br />
D<br />
A<br />
E<br />
B<br />
E<br />
C<br />
E<br />
E<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
35
1<br />
2<br />
1 57648 9<br />
2.<br />
Задатак<br />
Фигура се <strong>са</strong> једног кружног поља може померити <strong>са</strong>мо на поља у која воде<br />
стрелице из полазног поља (слика испод). На колико различитих начина се фигура<br />
може преместити <strong>са</strong> поља S на поље Z?<br />
S<br />
Z<br />
9<br />
7<br />
5<br />
3<br />
1<br />
(1,9)(3,9)(5,9)(7,9)(9,9)<br />
(1,7)(3,7)(5,7)(7,7)(9,7)<br />
(1,5)(3,5)(5,5)(7,5)(9,5)<br />
(1,3)(3,3)(5,3)(7,3)(9,3)<br />
(1,1)(3,1)(5,1)(7,1)(9,1)<br />
1 3 5 7 9<br />
3.<br />
Пример 4.<br />
Колико има двоцифрених бројева <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>них помоћу непарних цифара: 1, 3, 5,<br />
7, 9?<br />
Сваки двоцифрен број је одређен уређеним паром цифара, што значи да<br />
двоцифрених бројева <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>них непарним цифрама има исто колико и<br />
уређених парова у {1,3,5,7,9}×{1,3,5,7,9}, тј. 5 ∙ 5 = 25.<br />
Примену принципа производа можемо објаснити и на следећи начин.<br />
Замисли да двоцифрен број чије су цифре непарне добијамо уписивањем<br />
непарне цифре на сваку од две празне цртице.<br />
• Постоји пет могућности да се на прво место упише непарна цифра.<br />
• За сваки избор непарне цифре <strong>за</strong> прво место, постоји по пет могућности да<br />
се на друго место упише непарна цифра.<br />
Дакле, постоји 5 ∙ 5 = 25 двоцифрених бројева <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>них непарним цифрама. <br />
Задатак<br />
Колико има троцифрених бројева <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>них помоћу непарних цифара: 1, 3, 5, 7, 9?<br />
Коначни низови<br />
аа ае аи ао ау<br />
еа ее еи ео еу<br />
иа ие ии ио иу<br />
оа ое ои оо оу<br />
уа уе уи уо уу<br />
Објашњење којим је <strong>за</strong>вршен претходни пример једноставно се уопштава на<br />
случајеве када треба формирати коначне низове чији се чланови бирају из датих<br />
коначних скупова.<br />
Пример 5.<br />
Посматрајмо низове одређене дужине који се могу формирати од <strong>са</strong>могласника<br />
српског језика: а, е, и, о, у.<br />
• Сваки <strong>са</strong>могласник можемо сматрати коначним низом дужине 1. Дакле,<br />
једночланих низова <strong>са</strong>могласника има укупно 5.<br />
• Сваки уређен пар <strong>са</strong>могласника можемо посматрати као коначан низ дужине 2.<br />
Двочланих низова <strong>са</strong>могласника има укупно 25.<br />
• Свака уређена тројка одређује коначан низ дужине 3. Трочланих низова<br />
<strong>са</strong>могласника има 5 3 = 125.<br />
• Четворочланих низова <strong>са</strong>могласника има 5 4 = 625 итд. <br />
36<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Пример 6.<br />
Колико има четвороцифрених парних бројева <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>них цифрама 0, 1, 2, 3, 4?<br />
• Постоје четири могућности да се на прво место упише цифра: 1, 2, 3 или 4 (јер<br />
цифра 0 не може бити прва цифра).<br />
• За сваки избор цифре <strong>за</strong> прво место, постоји по пет могућности да се на друго<br />
место упише цифра: 0, 1, 2, 3 или 4.<br />
• За сваки избор цифарa <strong>за</strong> прва два места, постоји по пет могућности да се на<br />
треће место упише цифра: 0, 1, 2, 3 или 4.<br />
• За сваки избор цифре <strong>за</strong> прва три места, постоји по три могућности да се на<br />
четврто место упише цифра: 0, 2 или 4 (јер добијени број мора бити паран).<br />
Дакле, постоји 4 ∙ 5 ∙ 5 ∙ 3 = 300 четвороцифрених парних бројева <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>них<br />
цифрама 0, 1, 2, 3, 4. <br />
4.<br />
5.<br />
Задатак<br />
Колико има петоцифрених непарних бројева <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>них цифрама 0, 1, 2, 3, 4?<br />
Пример 7.<br />
Колико има четвороцифрених бројева <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>них цифрама 0, 1, 2, 3, 4 у којима се<br />
цифре не понављају?<br />
• Постоје четири могућности да се на прво место упише цифра: 1, 2, 3 или 4 (јер<br />
цифра 0 не може бити прва цифра).<br />
• Након избора цифре <strong>за</strong> прво место, преостају четири могућности да се на друго<br />
место упише цифра, јер <strong>са</strong>да 0 може бити упи<strong>са</strong>на, али не може се поновити<br />
цифра упи<strong>са</strong>на на првом месту.<br />
• Након избора цифарa <strong>за</strong> прва два места, преостају три могућности да се на треће<br />
место упише цифра, јер се не смеју поновити две претходно упи<strong>са</strong>не цифре.<br />
• Након избора цифарa <strong>за</strong> прва три места, преостају две могућности да се на<br />
четврто место упише цифра, јер се не смеју поновити три претходно упи<strong>са</strong>не<br />
цифре.<br />
Дакле, постоји 4 ∙ 4 ∙ 3 ∙ 2 = 96 четвороцифрених бројева <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>них цифрама 0, 1, 2,<br />
3, 4 у којима се цифре не понављају. <br />
Задатак<br />
а) Колико има петоцифрених парних бројева <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>них цифрама 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6?<br />
б) Колико има петоцифрених бројева <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>них цифрама 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 у којима<br />
се цифре не понављају?<br />
в) Колико има петоцифрених парних бројева <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>них цифрама 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 у<br />
којима се цифре не понављају?<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
37
1<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Пример 8.<br />
Према правилнику о регистарским таблицама који се у Србији примењује од<br />
2017. године, и<strong>за</strong> ознаке града, одн. општине стоје три или четири цифре и два<br />
латинична слова и<strong>за</strong>брана од укупно 23 слова (користе се латинична слова српског<br />
језика, осим слова Č, Ć, DŽ, Đ, LJ, NJ, Š, Ž, као и латинично слово X). Колико<br />
укупно регистарских ознака наведеног облика може бити издато у једном граду,<br />
одн. општини?<br />
10 10 10 23 23<br />
могућности<br />
10 10 10 10 23 23<br />
могућности<br />
Одредимо најпре број троцифрених регистарских ознака, тј. оних које<br />
се <strong>са</strong>стоје од три цифре и два латинична слова. На сваком од прва три<br />
места може да стоји било која од десет цифара, што значи да постоји<br />
укупно 10 3 могућности. На сваком од два места предвиђена <strong>за</strong> слова<br />
може да стоји било које од 23 слова, што значи да постоји укупно<br />
23 2 = 529 могућности. Према принципу производа, број троцифрених<br />
регистарских ознака једнак је 529 000.<br />
Слично рачунамо да је број четвороцифрених регистарских ознака,<br />
које се <strong>са</strong>стоје од четири цифре и два латинична слова, једнак 5 290 000.<br />
Према принципу збира, укупан број могућности једнак је<br />
529 000 + 5 290 000 = 5 819 000. <br />
Двочлани и трочлани<br />
подскупови<br />
A j<br />
A i<br />
A j<br />
A i<br />
Пример 9.<br />
Одредимо колико дужи образује n датих тачака.<br />
Свака тачка образује по једну дуж <strong>са</strong> преосталих n – 1 тачака. Самим тим, свака<br />
дата тачка је крајња тачка n – 1 дужи. Када помножимо број тачака <strong>са</strong> бројем дужи<br />
чији је један крај једна дата тачка, добијамо производ n(n – 1). Овај производ је<br />
два пута већи од укупног броја свих дијагонала, јер је свака дијагонала убројана<br />
n(n – 1)<br />
два пута будући да <strong>са</strong>држи два темена. Дакле, n датих тачака образује<br />
2<br />
дужи. <br />
6.<br />
7.<br />
Задатак<br />
На шаховском турниру је учествовало пет шахиста, Пера, Мика,<br />
Ла<strong>за</strong>, Сима и Аца. Колико партија је укупно одиграно ако се<br />
играло по систему „свако <strong>са</strong> сваким”?<br />
Задатак<br />
1) Колико дужи образује датих седам тачака?<br />
2) На колико начина се од 20 ученика једног одељења може и<strong>за</strong>брати двочлана<br />
делегација?<br />
3) Колико има двочланих подскупова скупа који има 100 елемената?<br />
P<br />
M<br />
A<br />
L<br />
S<br />
38<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Квантификатори<br />
В<br />
Квантификатори, поред логичких везника, играју важну улогу приликом<br />
формулације тврђења која се односе на скупове, посебно када је реч о<br />
бесконачним скуповима.<br />
Универ<strong>за</strong>лном квантификатору одговара реч „сваки” (било који,<br />
произвољан). Универ<strong>за</strong>лни квантификатор се обележава симболом ∀<br />
(обрнуто А).<br />
Егзистенцијалном квантификатору одговара реч „постоји” (неки, бар један).<br />
Егзистенцијални квантификатор се обележава симболом ∃ (обрнуто Е).<br />
Употребу квантификатора најпре ћемо илустровати разматрајући реченице које<br />
нису математичке природе.<br />
Пример 1.<br />
Посматрајмо бинарну релацију „волети” на скупу свих људи – означимо је <strong>са</strong> V.<br />
Ако су x и y неке особе, онда V(x,y) значи „x воли y”.<br />
Запишимо реченицу: Ако Мика воли Мају, онда и Маја воли Мику, употребом<br />
логичких операција<br />
V(Мика, Маја) V(Маја, Мика).<br />
Реченицу којом се тврди да свака особа узвраћа љубав особи која је воли можемо<br />
изразити једноставно помоћу универ<strong>за</strong>лног квантификатора<br />
(∀x)(∀y)(V(x,y) V(y,x)).<br />
У реченици „Маја воли некога” крије се егзистенцијални квантификатор: „постоји<br />
неко кога Маја воли”, односно<br />
(∃x) V(Маја,x).<br />
Наводимо још неколико примера:<br />
Свако воли некога – (∀x)(∃y) V(x,y);<br />
Неко воли свакога – (∃x)(∀y) V(x,y);<br />
Некo не воли никога – (∃x)(∀y)¬V(x,y);<br />
Свако не воли некога – (∀x)(∃y)¬V(x,y). <br />
(∀y)¬V(JA,y)<br />
1. Задатак<br />
Поред релације V из претходног примера посматрајмо још две особине људи:<br />
„бити мушког пола” и „бити женског пола”. Нека M(x) значи „x je мушког пола”, а<br />
Ž(x) значи „x je женског пола”. Преведите на српски језик <strong>за</strong>писе:<br />
1) (∀x)(M(x) (∃y)(Ž(y)V(x,y)));<br />
2) (∃x)(Ž(x)(∀y)(M(y) V(y,x)));<br />
3) (∃x)(Ž(x)(∀y)(M(y) ¬V(x,y)));<br />
4) (∃x)(M(x)(∀y)(Ž(y) V(x,y))).<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
39
1<br />
2<br />
1 57648 9<br />
И<strong>за</strong> квантификатора обавезно следи променљива која узима вредности из неког,<br />
углавном, унапред <strong>за</strong>датог скупа. Често се у формулама истиче и тај скуп, тј.<br />
користе се такозвани ограничени квантификатори:<br />
∀x A – „<strong>за</strong> сваки елемент x скупа A”<br />
и<br />
∃x A – „постоји елемент x скупа A”.<br />
Пример 2.<br />
Преведимо неколико математичких тврдњи на језик формула применом<br />
квантификатора.<br />
Збир било ког природног броја и нуле једнак је том броју:<br />
(∀x N)(x + 0 = x).<br />
Квадрат сваког реалног броја је ненегативан:<br />
(∀x R)(x 2 ≥ 0).<br />
Једначина x 2 – 6x + 5 = 0 има решења у скупу целих бројева:<br />
(∃x Z)(x 2 – 6x + 5 = 0).<br />
Једначина x 2 = 2 нема решења у скупу рационалних бројева:<br />
¬(∃x Q)(x 2 = 2).<br />
Не постоји реалан број који је већи од свих осталих реалних бројева:<br />
¬(∃x R)(∀y R)(y < x). <br />
Приметимо да се ограничени квантификатори могу елимини<strong>са</strong>ти следећим<br />
еквиваленцијама:<br />
(∀x A)F ∀x(x A F) и (∃x A)F ∃x(x AF),<br />
при чему је F нека произвољна формула.<br />
Везе међу квантификаторима дају такозвани Де Морганови <strong>за</strong>кони:<br />
¬(∀x)F (∃x)¬ F и ¬(∃x)F (∀x)¬ F.<br />
Пример 3.<br />
Према Де Моргановим <strong>за</strong>конима <strong>за</strong> квантификаторе, негација реченице „Свако<br />
воли некога” је „Некo не воли никога”:<br />
¬(∀x)(∃y)V(x,y) (∃x)(∀y)¬V(x,y).<br />
Такође, према истим <strong>за</strong>конима, реченица „Једначина x 2 = 2 нема решења у скупу<br />
рационалних бројева” јесте еквивалетна реченици „За сваки рационалан број x je<br />
x 2 ≠ 2”:<br />
¬(∃x Q)(x 2 = 2) (∀x Q)x 2 ≠ 2.<br />
40<br />
Реченица „Не постоји реалан број који је већи од свих осталих реалних бројева”<br />
исто тврди што и реченица „Од сваког релног броја постоји већи број”:<br />
¬(∃x R)(∀y R)(y < x) (∀x R)(∃y R)(x ≤ y),<br />
при чему смо уместо ¬y < x пи<strong>са</strong>ли x ≤ y <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Илуструјмо, на крају, веома блиску везу између основних особина скупова и<br />
логичких <strong>за</strong>кона.<br />
Пример 4.<br />
Пођимо од претпоставки:<br />
1. Неки професори су математичари.<br />
2. Сви математичари су добри људи.<br />
Која од следећих реченица је исправан <strong>за</strong>кључак ове две претпоставке?<br />
А) Сви професори су добри људи.<br />
Б) Неки професори су добри људи.<br />
В) Неки професори нису добри људи.<br />
Приметимо најпре да се дате претпоставке односе на три врсте људи:<br />
• професоре – означимо <strong>са</strong> P скуп професора,<br />
• математичаре – означимо <strong>са</strong> M скуп математичара,<br />
• добре људе – означимо <strong>са</strong> D скуп добрих људи,<br />
и да, уз ове ознаке, претпоставке кажу да је P M ≠ и да је M D.<br />
Постоје <strong>са</strong>мо два могућа одно<strong>са</strong> скупова P, M и D и они су прика<strong>за</strong>ни следећим<br />
Веновим дијаграмима.<br />
Преформулишимо реченице А), Б) и В) на језик скупова:<br />
А) P D (Сви професори су добри људи.)<br />
Б) P D ≠ (Неки професори су добри људи.)<br />
В) P \ D ≠ (Неки професори нису добри људи.)<br />
Узимајући у обзир претходне слике, <strong>за</strong>кључујемо да једино P D ≠ мора бити<br />
испуњено.<br />
Дакле, исправан <strong>за</strong>кључак датих претпоставки је реченица Б).<br />
Неко ће можда протествовати због уведених претпоставки тврдећи да оне нису<br />
тачне. Међутим, ми овом приликом не дискутујемо о истинитости претпоставки,<br />
већ о исправности <strong>за</strong>кључивања.<br />
Наводимо још два примера <strong>за</strong>кључивања по истим принципима.<br />
Претпоставка: Неки паралелограми су квадрати.<br />
Претпоставка: Сви квадрати имају једнаке дијагонале.<br />
Закључак: Неки паралелограми имају једнаке дијагонале.<br />
Претпоставка: Неки слонови су пингвини.<br />
Претпоставка: Сви пингвини лете.<br />
Закључак: Неки слонови лете. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
41
1<br />
2<br />
1 57648 9<br />
А<br />
Задаци<br />
Логички везници<br />
1. Одреди <strong>за</strong> које су једноцифрене природне бројеве x тачне следеће формуле:<br />
1) x ≤ 7x > 3; 2) x = 1x ≥ 7; 3) ¬x 2 = 4 ¬x = 2;<br />
4) x ≥ 3 x > 3; 5) x = 1x = 2 (x – 1)(x – 2) = 0.<br />
2. Дати су искази:<br />
p: Тело је здраво; q: Дух је здрав.<br />
1) Напиши реченицу која одговара исказу p q.<br />
2) Одреди логичку структуру реченице Да би дух био здрав, довољно је да тело<br />
буде здраво.<br />
p q r F<br />
⊤ ⊤ ⊤ ⊥<br />
⊤ ⊤ ⊥ ⊤<br />
⊤ ⊥ ⊤ ⊥<br />
⊤ ⊥ ⊥ ⊥<br />
⊥ ⊤ ⊤ ⊥<br />
⊥ ⊤ ⊥ ⊥<br />
⊥ ⊥ ⊤ ⊥<br />
⊥ ⊥ ⊥ ⊤<br />
Б<br />
Исказне формуле. Таутологије<br />
3. Формирај истинитосне таблице формула и одреди које су таутологије.<br />
1) pq p; 2) q pq; 3) pq (p q); 4) p¬q ¬(pq);<br />
5) (p q)(r q) q¬(pr); 6) p¬q ¬(p¬r).<br />
4. Одреди бар једну формулу F чија je истинитосна таблица дата на маргини.<br />
5. Методом свођења на апсурд докажи да су следеће формуле таутологије.<br />
1) (p¬q ¬r) (pr q); 2) ((p q)(r s))(pr) qs.<br />
6. Ако су A, B и C произвољне исказне формуле, докажи да су следеће формуле<br />
таутологије.<br />
1) ¬(AB) ¬A¬B ; 2) (A B)(B C) (A C).<br />
42<br />
А<br />
Исказне формуле<br />
A и B су логички<br />
еквивалентне ако<br />
је формула A B<br />
таутологија.<br />
Б<br />
Таутологије и <strong>за</strong>кони <strong>за</strong>кључивања<br />
7. Дата је формула (p q)r. Која је од следећих формула логички еквивалентна<br />
датој формули:<br />
1) (p¬q) r; 2) p (¬q r); 3) p (¬r q)?<br />
8. Који су од следећих иска<strong>за</strong> логички еквивалентни исказу „ти ниси у праву или<br />
<strong>са</strong>м ја луд”?<br />
А) Ако си ти у праву, онда <strong>са</strong>м ја луд;<br />
Б) Ако <strong>са</strong>м ја луд, онда ти ниси у праву;<br />
В) Ти ниси у праву и ја ни<strong>са</strong>м луд;<br />
Г) Ако ја ни<strong>са</strong>м луд, онда си ти у праву;<br />
Д) Ако ја ни<strong>са</strong>м луд, онда ти ниси у праву.<br />
9. Разговарају три друга.<br />
Пера: „Лазо, ако добијеш пет из математике, добићеш и пет из физике.”<br />
Мика: „Лазо, ако добијеш пет из физике, добићеш и пет из математике.”<br />
Ла<strong>за</strong>: „Свакако ће бити тачна изјава бар једног од вас двојице.”<br />
Да ли је Лазина изјава тачна?<br />
10. Докажи да је <strong>за</strong> сваки природан број n тачна импликација:<br />
aко је n 2 паран број, онда је n паран број.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Скупови. Основне операције <strong>са</strong> скуповима<br />
11. Докажи да су <strong>за</strong> било које скупове A, B и C тачне једнакости:<br />
1) A B = B A; 2) A B = B A; 3) A (B C) = (A B) C;<br />
4) A (B C) = (A B) C; 5) A (B C) = (A B) (A C);<br />
6) A (B C) = (A B) (A C); 7) A (A B) = A;<br />
8) A (A B) = A 9) (A \ B) B = A B;<br />
10) A \ (B C) = (A \ B) (A \ C); 11) A \ (A \ B) = A B.<br />
12. Нека су A и B произвољни подскупови од S. Докажи Де Морганову једнакост<br />
(A B) c = A c B c .<br />
Упутство. Погледај пример 5. на страни 23.<br />
13. Које су од следећих формула тачне <strong>за</strong> било које скупове A и B?<br />
1) A B A B = A; 2) A B = B A B;<br />
3) A B A \ B = ; 4) A B B \ A = ;<br />
5) A B = A \ B = A; 6) A = A A = ;<br />
7) A \ = A = ; 8) A B = A = B = .<br />
A<br />
Уређени пар. Декартов производ<br />
14. Докажи да је <strong>за</strong> било које скупове A, B и C тачнa једнакост<br />
(A \ B)×C = (A×C) \ (B×C).<br />
15. Које су од следећих формула тачне <strong>за</strong> било које скупове A и B?<br />
1) A B A×A B×B;<br />
2) A B A×A A×B;<br />
3) A B = (A×A) (B×B) = .<br />
Б<br />
Бинарне релације<br />
16. Релацију ≤ скупа R често посматрамо и на неким подскуповима од R.<br />
1) Нацртај граф и формирај таблицу релације ≤ на скупу A = {1,2,3}.<br />
2) Нацртај граф и формирај таблицу релације < на скупу A = {1,2,3}.<br />
17. На скупу S = {a,b,c,d,e} дефини<strong>са</strong>на је бинарна релација α графом који је<br />
прика<strong>за</strong>н на маргини.<br />
1) Релацију α представи као подскуп од S×S навођењем њених елемената.<br />
2) Да ли је релација α рефлексивна, ирефлексивна, симетрична,<br />
антисиметрична, линеарна, транзитивна?<br />
18. Прикажи у координатном систему релације ≥ и > скупа R.<br />
Упутство. Види пример 2. на страни 26.<br />
19. Наведи бар један пример скупа и бинарне релације на њему која је<br />
транзитивна, али није рефлексивна нити је симетрична.<br />
A<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
43
1<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Б<br />
20. На партитивном скупу скупа природних бројева P(N) дефини<strong>са</strong>на је бинарна<br />
релација ρ на следећи начин:<br />
A ρ B акко A B = .<br />
Да ли је релација ρ рефлексивна, ирефлексивна, симетрична, антисиметрична,<br />
линеарна, транзитивна?<br />
21. Одреди бар један петочлан подскуп од N на коме је релација дељивости<br />
линеарно уређење.<br />
22. Најмањим бројем стрелица допунити граф прика<strong>за</strong>н на слици десно тако да он<br />
буде граф релације еквиваленције на скупу {a,b,c,d,e}, а <strong>за</strong>тим одреди класе те<br />
релације.<br />
23. На скупу природних бројева N дефини<strong>са</strong>на је бинарна релација ρ на следећи<br />
начин:<br />
m ρ n акко m + n је паран број.<br />
Докажи да је ρ релација еквиваленције.<br />
24. На скупу целих бројева Z дефини<strong>са</strong>на је бинарна релација ρ на следећи начин:<br />
m ρ n акко |m| = |n|.<br />
Докажи да је ρ релација еквиваленције и одреди класе еквиваленције.<br />
Функције<br />
А<br />
25. Одреди све функције из скупа {1,2} у скуп {1,2,3} и све функције из {1,2,3} у<br />
{1,2}.<br />
26. Функција f: R R дефини<strong>са</strong>на је <strong>са</strong> f(x) = 0,5x – 2. Одреди:<br />
1) f(0); 2) f(–1); 3) f(0,5); 4) f(–0,5); 5) f(f(1)); 6) f(f(3)).<br />
27. Функције f: {1,2,3,4} {1,2,3} и g: {1,2,3} {1,2,3} су дате <strong>са</strong><br />
f = 1 2 3 4<br />
2 2 1 2 и g = 1 2 3 . Одреди композиције g f, g g.<br />
3 2 1<br />
Б<br />
B<br />
28. Наведи нека два скупа A и B и функцију из A у B или из B у A која је:<br />
1) 1-1 функција и није на-функција; 2) није 1-1 функција, а јесте на-функција.<br />
29. Функција f: {1,2,3,4} {a,b,c,d} дата је <strong>са</strong> f = 1 2 3 4<br />
b c a d .<br />
Да ли је ова функција бијекција? Ако јесте, одреди f –1 .<br />
30. Функције f: R R и g: R R су дефини<strong>са</strong>не <strong>са</strong><br />
f(x) = 2x – 1 и g(x) = –3x + 1.<br />
1) Докажи да су f и g бијекције и одреди f –1 и g –1 .<br />
2) Одреди f g, докажи да је ова композиција бијекција и одреди (f g) –1 .<br />
3) Докажи једнакост (f g) –1 = g –1 f –1 .<br />
44<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Логика и скупови<br />
Елементи комбинаторике<br />
31. Ако је |A| = 378, |B| = 253 и |A B| = 457, одреди |A B|, |A \ B| и |B \ A|.<br />
32. Ако је |A| = 14, |B| = 18, |C| = 19, |A B| = 8, |B C| = 10, |C A| = 7 и<br />
|A B C| = 3. Одреди |(A B) C|, |(A B) \ C|, |C \ (A B)|, |(A \ B) \ C| и<br />
|A \ (B \ C)|.<br />
A<br />
33. Од сто учесника једног међународног такмичења, њих 27 не зна ни немачки<br />
ни руски језик. Ако 38 учесника зна немачки, а 45 зна руски, одреди колико<br />
учесника зна и немачки и руски језик.<br />
34. Сви ученици једног одељења чланови су бар једне од секција: шаховске,<br />
информатичке, математичке. Дванаесторо ученика посећује више од једне<br />
секције, при чему све три секције посећује троје ученика. Шесторо ученика<br />
су чланови информатичке и математичке секције, а седморо ученика су<br />
чланови шаховске и математичке секције. Колико ученика посећује шаховску и<br />
информатичку секцију, али не и математичку секцију?<br />
35. Фигура се <strong>са</strong> једног кружног поља може померити <strong>са</strong>мо на пољe у која воде<br />
стрелице из полазног поља (слика испод). На колико различитих начина се<br />
фигура може преместити <strong>са</strong> поља S на поље Z?<br />
S<br />
Z<br />
36. Колико има шестоцифрених бројева формираних од цифара 0, 1, 2,3, 4, 5<br />
1) тако да су све цифре различите; 2) ако се цифре могу понављати?<br />
37. Колико има петоцифрених бројева формираних од цифара 0, 1, 2, 3, 4, 6 таквих<br />
да се нула не налази ни на првом ни на последњем месту и да се ниједна од<br />
цифара не понавља?<br />
38. Колико има троцифрених бројева који не <strong>са</strong>држе цифру 2?<br />
39. Колико има четвороцифрених бројева који не <strong>са</strong>држе ни цифру 1 ни цифру 2?<br />
40. Колико има четвороцифрених бројева који <strong>са</strong>држе бар једном цифру 1?<br />
41. 1) На колико начина се може и<strong>за</strong>брати шифра (password) од пет знакова коју<br />
чине <strong>са</strong>мо мала слова енглеске абецеде (њих 26) и цифре декадног система<br />
(њих 10)? При томе шифре се могу <strong>са</strong>стојати и <strong>са</strong>мо од слова или <strong>са</strong>мо од<br />
бројева, а знаци унутар шифре се могу понављати.<br />
2) На колико начина се може и<strong>за</strong>брати шифра од пет знакова тако да сви знаци<br />
буду међусобно различити?<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
45
1<br />
2<br />
1 57648 9<br />
42. На слици лево је прика<strong>за</strong>но шест полуправих <strong>са</strong> <strong>за</strong>једничким почетком.<br />
Колико конвексних углова одређују ове полуправе?<br />
43. У групи од 10 особа налазе се Нина и Аца. На колико начина се могу и<strong>за</strong>брати<br />
четири особе, под условом да ако је и<strong>за</strong>брана Нина мора бити и<strong>за</strong>бран и Аца?<br />
Квантификатори<br />
В<br />
44. Које су од следећих формула тачне?<br />
1) (∀x N)(∃y N)(x ≤ y); 2) (∃x Z)(3 · x = –2);<br />
3) (∀x Q)(∃y Q)(x · y = 1); 4) (∀x R)(x > 0 –x < 0);<br />
5) (∃x Q)(x < 0x 2 = 9); 6) (∃x R)(x > 33x – 1 = 0).<br />
45. Дата је формула ¬(∃x R)(x < 1x > 2). Која је од следећих формула<br />
еквивалентна датој формули?<br />
1) (∀x R)(x > 1x < 2); 2) (∃x R)(x ≥ 1x ≤ 2);<br />
3) (∀x R)(x ≥ 1x ≤ 2); 4) (∃x R)(x < 1x > 2).<br />
46<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
ЦЕЛИ БРОЈЕВИ<br />
Дељивост целих бројева (48)<br />
А Теорема о дељењу <strong>са</strong> остатком; основне особине дељивости целих<br />
бројева; Еуклидов алгоритам (48)<br />
Прости бројеви (52)<br />
А Прости и сложени бројеви; Ератостеново сито; основна теорема<br />
аритметике (52)<br />
Бројевне базе (57)<br />
А Теорема о бројевној бази; репрезентација природних бројева у<br />
датој бројевној бази (57)<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
A<br />
Дељивост целих бројева<br />
Скуп природних бројева означавамо N. Сви природни бројеви <strong>за</strong>једно <strong>са</strong> нулом<br />
образују скуп који обележавамо N 0<br />
.<br />
N 0<br />
= N {0} = {0, 1, 2, 3, ...}<br />
Познато је да једноставне једначине a + x = b, <strong>са</strong> непознатом x при чему су a и<br />
b неки <strong>за</strong>дати природни бројеви, немају увек решења у скупу N. На пример, не<br />
постоји природан број x такав да је 2 + x = 1, 7 + x = 3 итд. Зато уводимо тзв.<br />
негативне бројеве –1, –2, –3... Природни бројеви, нула и негативни цели бројеви<br />
образују скуп целих бројева.<br />
Z = {..., –3, –2, –1, 0, 1, 2, 3, ...}<br />
Елементе скупа N 0<br />
често називамо ненегативним целим бројевима. Све једначине<br />
облика a + x = b, <strong>са</strong> непознатом x при чему су a и b дати цели бројеви, имају<br />
решења у скупу Z.<br />
Централно место у овом поглављу <strong>за</strong>узима наредна важна теорема.<br />
Теорема о дељењу <strong>са</strong><br />
остатком<br />
За свака два цела броја a и b, при чему је b ≠ 0, постоје јединствени цели<br />
бројеви q и r такви да је a = q · b + r и 0 ≤ r < |b|.<br />
Детаљан доказ изостављамо и уместо њега наводимо поједностављено објашњење<br />
у случају када су a и b природни бројеви. Користећи бројевну праву, једноставно<br />
уочавамо да постоји највећи број q из N 0<br />
такав да је qb ≤ a < (q + 1)b. Ова<br />
тврдња може се и сликовито опи<strong>са</strong>ти: надовезивањем дужи чија је дужина b<br />
јединица мере, полазећи од почетне тачке бројевне полуправе, после q корака<br />
„престижемо” тачку која одговара броју a. Из неједнакости qb ≤ a < (q + 1)b следи<br />
0 ≤ a – qb < b.<br />
остатак<br />
r<br />
0<br />
b 2b 3b qb a<br />
...<br />
(q + 1)b<br />
За целе бројеве a и b, b ≠ 0, највећи број q такав да је qb ≤ a назива се количник<br />
при дељењу a <strong>са</strong> b. Разлика a – qb назива се остатак при дељењу a <strong>са</strong> b. Остатак<br />
при дељењу a <strong>са</strong> b често се означава a (mod b). Другим речима, a (mod b) је<br />
најмањи ненегативан број облика a + qb, q Z, тј. најмањи ненегативан број међу<br />
бројевима:<br />
... a – 3b, a – 2b, a – b, 0, a + b, a + 2b, a + 3b ...<br />
1. Задатак<br />
На основу слике испод, одреди количник и остатак при дељењу <strong>са</strong> –6 броја:<br />
а) –17; б) –2; в) 16; г) 28.<br />
48<br />
–17 –12<br />
–10<br />
–6 –2 0<br />
6<br />
10<br />
12 16 18<br />
20<br />
24 28 30<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Цели бројеви<br />
Ако је b > 1, остаци при дељењу целих бројева <strong>са</strong> b припадају скупу {0,1,2,...,b – 1}.<br />
Дакле, <strong>за</strong> сваки цео број a важи 0 ≤ a (mod b) < b.<br />
Посебно, остатак при дељењу неког броја <strong>са</strong> 2 може бити 2q –8 –6 –4 –2<br />
једнак 0 или 1. У <strong>за</strong>висности од тога, цели бројеви се деле<br />
2q + 1<br />
на парне и непарне.<br />
–5 –4 –3 –1<br />
• Парни су они који при дељењу <strong>са</strong> 2 дају остатак 0, тј. који се могу <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>ти у<br />
облику 2q, <strong>за</strong> неки q из Z.<br />
• Непарни су они који при дељењу <strong>са</strong> 2 дају остатак 1, тј. који се могу <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>ти у<br />
облику 2q + 1, <strong>за</strong> неки q из Z.<br />
Приликом дељења целих бројева <strong>са</strong> 3, могући остаци су<br />
0, 1 и 2. На тај начин су сви цели бројеви подељени у три<br />
међусобно дисјунктна скупа.<br />
Сваки природан број a је облика 3q, 3q + 1 или 3q + 2, <strong>за</strong> неко q из Z.<br />
Пример 1.<br />
Колико има бројева у првој стотини који при дељењу <strong>са</strong> 5 дају<br />
остатак 2?<br />
Највећи број прве стотине који при дељењу <strong>са</strong> 5 даје остатак 2<br />
јесте 97, 97 = 19 · 5 + 2.<br />
Сви бројеви прве стотине који при дељењу <strong>са</strong> 5 дају<br />
остатак 2 јесу облика 5q + 2, када је 0 ≤ q ≤ 19:<br />
5 · 0 + 2, 5 · 1 + 2, 5 · 2 + 2, 5 · 3 + 2, ..., 5 · 19 + 2.<br />
Дакле, постоји 20 бројева прве стотине који при дељењу <strong>са</strong> 5 дају остатак 2. <br />
2.<br />
3.<br />
Задатак<br />
Колико има бројева прве хиљаде који при дељењу <strong>са</strong> 4 дају остатак 3?<br />
Задатак<br />
3q<br />
3q + 1<br />
3q + 2<br />
–6 –3 0<br />
–5 –2<br />
–4 –1<br />
5q 0 5<br />
5q + 1 1 6<br />
5q + 2 2 7<br />
5q + 3 3 8<br />
5q + 4 4 9<br />
Колико има природних бројева мањих од 700 који при дељењу <strong>са</strong> 9 дају остатак 7?<br />
0<br />
1<br />
1<br />
2<br />
2<br />
3<br />
3<br />
4<br />
4<br />
5<br />
5<br />
6<br />
6<br />
7<br />
8<br />
7<br />
95 100<br />
96<br />
97<br />
98<br />
99<br />
9<br />
8<br />
Ако је остатак при дељењу броја a <strong>са</strong> b (b ≠ 0) једнак нули, кажемо да се a може<br />
поделити <strong>са</strong> b без остатка.<br />
Цео број a је дељив целим бројем b, b ≠ 0, ако постоји q из Z такав да је a = q · b.<br />
Кажемо и да n дели број a, односно a је дељиво <strong>са</strong> b, и пишемо b | a.<br />
дефиниција<br />
Ако b | a, онда је b делилац броја a, а број a <strong>са</strong>држалац броја b. Очигледно, сваки<br />
цео број дељив је бројевима 1 и –1. Такође, a | a ако је a ≠ 0.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
49
2<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Основне особине<br />
релације дељивости<br />
Основне особине релације дељивости<br />
• Ако a | b, онда a | bc, <strong>за</strong> свако c из Z (a ≠ 0).<br />
• Ако a | b и b | c, онда a | c (a, b ≠ 0).<br />
• Ако a | b и a | c, онда a | xb + yc, <strong>за</strong> све x и y из Z (a ≠ 0).<br />
• Ако a | b и b | a, онда a = b или a = –b (a, b ≠ 0).<br />
• Ако је a, b ≥ 1 и a | b, онда је a ≤ b.<br />
Доказ.<br />
1) Ако је a | b, онда је b = aq, <strong>за</strong> неко q из Z. За било које c из Z, важи bc = aqc,<br />
одакле следи да a | bc.<br />
2) Из a | b и b | c следи да је b = aq 1<br />
и c = bq 2<br />
, <strong>за</strong> неке q 1<br />
и q 2<br />
из Z. Из једнакости<br />
c = bq 2<br />
= aq 1<br />
q 2<br />
<strong>за</strong>кључујемо a | c.<br />
3) Из a | b и a | c следи да је b = aq 1<br />
и c = aq 2<br />
, <strong>за</strong> неке q 1<br />
и q 2<br />
из Z. Из једнакости<br />
xb + yc = xaq 1<br />
+ yaq 2<br />
= a(xq 1<br />
+ yq 2<br />
) <strong>за</strong>кључујемо a | xb + yc.<br />
4) Из a | b и b | a следи да је b = aq 1<br />
и a = bq 2<br />
, <strong>за</strong> неке q 1<br />
и q 2<br />
из Z. Из једнакости<br />
ab = abq 1<br />
q 2<br />
<strong>за</strong>кључујемо да је q 1<br />
q 2<br />
= 1. Како су q 1<br />
и q 2<br />
цели бројеви, постоје две<br />
могућности: или је q 1<br />
= 1 и q 2<br />
= 1 или је q 1<br />
= –1 и q 2<br />
= –1.<br />
У првом случају је a = b, а у другом a = –b.<br />
5) Ако је a, b ≥ 1 и a | b, онда је b = aq, при чему мора бити q ≥ 1.<br />
Дакле, b = aq ≥ a · 1 = a. ■<br />
Последица<br />
Ако a | b и a | c, онда број a | b + c и a | b – c.<br />
Пример 2.<br />
Да ли постоје цели бројеви m и n такви да је 4m + 6n = 2019?<br />
Одговор је одричан. За било које бројеве m и n вредност изра<strong>за</strong> 4m + 6n је паран<br />
број. Насупрот томе, број 2019 је непаран. <br />
Еуклидов алгоритам<br />
Дефиниција<br />
4. Задатак<br />
Да ли постоје цели бројеви m и n такви да је 6m + 9n = 10 000?<br />
Највећи <strong>за</strong>једнички делилац бројева a и b јесте највећи природан број који<br />
дели и број a и број b. Највећи <strong>за</strong>једнички делилац бројева a и b означавамо<br />
НЗД(a, b).<br />
50<br />
Да бисмо поједноставили излагање, ограничићемо се на дељивост природних<br />
бројева. Један од најстаријих и најпознатијих поступака <strong>за</strong> одређивање највећег<br />
<strong>за</strong>једничког делиоца два природан броја назива се Еуклидов алгоритам. Еуклид<br />
је старогрчки математичар који је на прелазу из 4. у 3. век пре н. е. напи<strong>са</strong>о дело<br />
под називом Елементи. Елементи се <strong>са</strong>стоје из 13 књига у којима су изложена<br />
целокупна математичка знања тог времена. У седмој књизи Елемената опи<strong>са</strong>н је и<br />
поступак одређивања највећег <strong>за</strong>једничког делиоца који се данас назива Еуклидов<br />
алгоритам.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Цели бројеви<br />
Еуклидов алгоритам је <strong>за</strong>снован на следећој теореми.<br />
За све природне бројеве a и b,<br />
1) ако b | a, онда је НЗД(a, b) = b;<br />
2) НЗД(a, b) = НЗД(b, a (mod b)).<br />
Доказ.<br />
1) Познато је да b | b, и штавише, b је највећи делилац броја b. Из ових чињеница и<br />
претпоставке b | a следи да је b највећи <strong>за</strong>једнички делилац бројева a и b.<br />
2) Нека су q и r редом количник и остатак при дељењу a <strong>са</strong> b, a = qb + r, 0 ≤ r < b.<br />
Треба да докажемо да је НЗД(a, b) = НЗД(b, r).<br />
Ако d | a и d | b, онда d | a – qb, тј. d | r. Дакле, сваки делилац d бројева a и b,<br />
такође је делилац и броја r.<br />
Ако d | b и d | r, онда d | qb + r, тј. d | a. Дакле, сваки делилац d бројева b и r,<br />
такође је делилац и броја a.<br />
Према претходним <strong>за</strong>пажањима, скуп свих делилаца бројева a и b једнак је<br />
скупу свих делилаца бројева b и r. Самим тим, највећи <strong>за</strong>једнички делилац<br />
бројева a и b једнак је највећем <strong>за</strong>једничком делиоцу бројева b и r. ■<br />
Еуклидов алгоритам<br />
Реч алгоритам се<br />
<strong>први</strong> пут појављује<br />
почетком 12.<br />
века у преводу на<br />
латински језик једне<br />
књиге арапског<br />
математичара Ал<br />
Хорезмија. Књига<br />
је преведена под<br />
насловом Algoritmi de<br />
numero indorum, што<br />
у слободном преводу<br />
на српски значи Ал<br />
Хорезми о индијској<br />
вештини рачунања.<br />
Пример 3.<br />
Одредимо НЗД(300, 252).<br />
300 = 1 · 252 + 48,<br />
НЗД(300, 252) = НЗД(252, 48)<br />
252 = 5 · 48 + 12,<br />
НЗД(252, 48) = НЗД(48, 12)<br />
48 = 4 · 12 + 0,<br />
НЗД(48, 12) = 12<br />
Дакле, НЗД(300, 252) = 12. <br />
300<br />
252<br />
300 = 1 · 252 + 48<br />
48<br />
252 = 5 · 48 + 12<br />
12<br />
48 = 4 · 12<br />
5.<br />
Задатак<br />
Применом Еуклидовог алгоритма одреди:<br />
а) НЗД(360, 255); б) НЗД(288, 126);<br />
в) НЗД (550, 198); г) НЗД(444, 942).<br />
6.<br />
Задатак<br />
Две жице дужине 42 m и 60 m треба исећи на што веће једнаке делове. Колика је<br />
дужина сваког дела и колико таквих делова има у сваком комаду жице?<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
51
2 57648<br />
A<br />
Прости бројеви<br />
1 2<br />
3 4 5 6 7 8 9 10 11<br />
12 13 14 15 16 17 18 19 20<br />
D 1<br />
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1<br />
2 3 2 5 2 7 2 3 2 11 2 13 2 3 2 17 2 19 2<br />
D 2<br />
D 3<br />
4 D 5<br />
3 D 7<br />
4 9 5 D 3 7 5 4 3 4<br />
11<br />
D 13<br />
D D<br />
17 19<br />
D 4<br />
6 8 D 9<br />
10 4 14 15 8 6 5<br />
D 6<br />
D 8<br />
D 10 6 D 14<br />
D 15<br />
16 9 10<br />
12<br />
D 12<br />
D 16<br />
18<br />
D 18<br />
20<br />
D 20<br />
Ако је n > 1, онда број n<br />
има бар два делиоца: 1 | n<br />
и n | n. Неки бројеви имају<br />
<strong>са</strong>мо ова два делиоца.<br />
Такви су, на пример, 2, 3, 5,<br />
7, 11, 13, 17, 19.<br />
прави делиоци<br />
броја 12<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
6<br />
12<br />
теорема<br />
Природни бројеви већи од 1 који имају тачно два делиоца, број 1 и <strong>са</strong>м тај<br />
број, јесу прости бројеви. Природни бројеви већи од 1 који имају више од два<br />
делиоца јесу сложени бројеви.<br />
Ако је n сложен број, тада се сви његови делиоци различити од 1 и n, називају<br />
прави делиоци броја n. Ако је d било који прави делилац сложеног броја n, онда<br />
је 1 < d < n. Одавде <strong>за</strong>кључујемо да је сваки сложен број производ нека своја два<br />
права делиоца.<br />
Сваки природан број већи од 1 има делиоца који је прост број.<br />
Уместо детаљног дока<strong>за</strong> наводимо поједностављено објашњење претходног<br />
тврђења. Нека је n произвољан природан број.<br />
• Ако је број n прост, онда је он <strong>са</strong>м свој прост делилац.<br />
• Ако је n сложен број, онда n има праве делиоце. У случају да је неки прави<br />
делилац a броја n сложен, онда a такође има правог делиоца b, који је<br />
истовремено и прави делилац полазног броја n. Даље, ако је b сложен, онда<br />
је прави делилац c броја b такође прави делилац броја n. Поступак издвајања<br />
правих делилаца (a, b, c итд.) броја n некада се мора <strong>за</strong>вршити. То значи да ћемо<br />
у неком кораку доћи до простог делиоца броја n.<br />
теорема<br />
Простих бројева има бесконачно много.<br />
Доказ.<br />
Претпоставим супротно да постоји <strong>са</strong>мо коначно много простих бројева. Нека<br />
су то бројеви p 1<br />
, p 2<br />
, ..., p k<br />
. Из наведене претпоставке следи да су сложени сви<br />
природни бројеви, осим 1 и наведених простих бројева. Посебно,<br />
број n = p 1<br />
p 2<br />
... p k<br />
+ 1 је сложен па мора бити дељив неким простим бројем.<br />
Међутим, то није могуће, јер при дељењу броја n било којим од простих бројева<br />
p 1<br />
, p 2<br />
, ..., p k<br />
добија се остатак 1.<br />
Дакле, постоји бесконачно много простих бројева. ■<br />
52<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Цели бројеви<br />
Ако је p најмањи прост делилац сложеног броја n, онда је p · p ≤ n.<br />
Ератостеново сито<br />
Доказ.<br />
Ако је број n сложен, онда бар један његов прави делилац мора бити прост<br />
број. Нека је p најмањи прост делилац сложеног броја n. Тада је n = p · q, <strong>за</strong> неки<br />
природан број q. Број q је такође делилац броја n.<br />
• Ако је број q прост број, онда је p ≤ q, јер је p најмањи прост делилац броја n.<br />
• Ако је број q сложен, он има своје просте делиоце, који су истовремено и прости<br />
делиоци броја n, па нису мањи од p. Дакле, и у овом случају важи p ≤ q.<br />
Из p ≤ q и n = p · q следи да је p 2 = p · p ≤ p · q = n. ■<br />
Пример 1.<br />
Претходно тврђење је веома значајно и корисно. Применићемо га да на<br />
једноставан начин одредимо све просте бројеве прве стотине.<br />
Како је 11 · 11 = 121, према претходној теореми <strong>за</strong>кључујемо да је најмањи прост<br />
делилац сложених бројева прве стотине неки од бројева 2, 3, 5 или 7. То значи, да<br />
ако неки двоцифрен број није дељив бројевима 2, 3, 5 или 7, онда он није сложен,<br />
па је <strong>са</strong>мим тим прост.<br />
Лево су <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>ни сви природни бројеви прве стотине.<br />
Поступно ћемо прецртавати све бројеве који нису прости.<br />
Број 1 није прост, и прво њега прецртавамо. Број 2 је прост.<br />
Њега <strong>за</strong>окружујемо, а прецртавамо све <strong>са</strong>држаоце броја 2.<br />
После броја 2, <strong>први</strong> непрецртани број јесте прост број 3.<br />
Њега <strong>за</strong>окружујемо и прецртавамо све <strong>са</strong>држаоце броја 3.<br />
Затим <strong>за</strong>окружујемо прост број 5 и прецртавамо све<br />
његове <strong>са</strong>држаоце. Заокружујемо и број 7 и прецртавамо<br />
све његове <strong>са</strong>држаоце.<br />
На овај начин, прецртали смо све бројеве прве стотине<br />
који су дељиви неким од бројева 2, 3, 5 или 7, тј. све<br />
сложене бројеве.<br />
Заокруживањем свих непрецртаних бројева издвајамо све<br />
просте бројеве прве стотине.<br />
1<br />
11<br />
21<br />
31<br />
41<br />
51<br />
61<br />
71<br />
81<br />
2<br />
12<br />
22<br />
32<br />
42<br />
52<br />
62<br />
72<br />
82<br />
3<br />
13<br />
23<br />
33<br />
43<br />
53<br />
63<br />
73<br />
83<br />
4<br />
14<br />
24<br />
34<br />
44<br />
54<br />
64<br />
74<br />
84<br />
5<br />
15<br />
25<br />
35<br />
45<br />
55<br />
65<br />
75<br />
85<br />
6<br />
16<br />
26<br />
36<br />
46<br />
56<br />
66<br />
76<br />
86<br />
7<br />
17<br />
27<br />
37<br />
47<br />
57<br />
67<br />
77<br />
87<br />
8<br />
18<br />
28<br />
38<br />
48<br />
58<br />
68<br />
78<br />
88<br />
9<br />
19<br />
29<br />
39<br />
49<br />
59<br />
69<br />
79<br />
89<br />
10<br />
20<br />
30<br />
40<br />
50<br />
60<br />
70<br />
80<br />
90<br />
Заокруживањем свих непрецртаних бројева издвајамо све<br />
просте бројеве прве стотине: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31,<br />
37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97. <br />
91<br />
92<br />
93<br />
94<br />
95<br />
96<br />
97<br />
98<br />
99<br />
100<br />
Поступак опи<strong>са</strong>н у претходном примеру се може применити <strong>за</strong> одређивање свих<br />
простих бројева који су мањи од неког унапред <strong>за</strong>датог броја. Поступак се назива<br />
Ератостеново сито по старогрчком математичару Ератостену, који је живео у III<br />
веку пре нове ере. Ератостен је <strong>први</strong> издвајао („просејавао”) просте бројеве међу<br />
природним бројевима.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
53
2<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Да ли je неки број n сложен или прост испитујемо на следећи начин:<br />
1) прво одредимо све просте бројеве p <strong>за</strong> које важи p 2 ≤ n;<br />
2) <strong>за</strong>тим <strong>за</strong> сваки прост број, одређен у кораку 1), проверавамо да ли он дели n.<br />
Ако у кораку 2) нађемо прост број који дели n, онда је n сложен. У супротном, n је<br />
прост.<br />
У примеру користимо<br />
табелу квадрата <strong>први</strong>х<br />
петнаест простих<br />
бројева.<br />
p p 2<br />
2 4<br />
3 9<br />
5 25<br />
7 49<br />
11 121<br />
13 169<br />
17 289<br />
19 361<br />
23 529<br />
29 841<br />
31 961<br />
37 1 369<br />
41 1 681<br />
43 1 849<br />
47 2 209<br />
Пример 2.<br />
Да ли је 457 прост или сложен број?<br />
Користећи претходну табелу, уочавамо да је 23 2 = 529 > 457. Зато испитујемо да ли<br />
је 457 дељив неким од простих бројева 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19:<br />
2 |/ 457, 3 |/ 457,<br />
5 |/ 457, 7 |/ 457 (457 = 7 · 65 + 2),<br />
11 |/ 457 (457 = 11 · 41 + 6), 13 |/ 457 (457 = 13 · 35 + 2),<br />
17 |/ 457 (457 = 17 · 26 + 15), 19 |/ 457 (457 = 19 · 24 + 1).<br />
Дакле, 457 је прост број.<br />
Да ли је 299 прост или сложен број?<br />
Како је 19 2 = 361 > 299, довољно је испитати да ли је 299 дељив неким од простих<br />
бројева 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17:<br />
2 |/ 299, 3 |/ 299,<br />
5 |/ 299, 7 |/ 299 (299 = 7 · 42 + 5),<br />
11 |/ 299 (299 = 11 · 27 + 2), 13 | 299 (299 = 13 · 23 + 0).<br />
Дакле, 13 | 299, одакле следи да је 299 сложен број (299 = 13 · 23). <br />
1. Задатак<br />
Испитај да ли је број прост или сложен:<br />
а) 257; б) 287; в) 341; г) 373; д) 673; ђ) 1 729.<br />
најмањи прост<br />
делилац броја 588<br />
најмањи прост<br />
делилац броја 294<br />
најмањи прост<br />
делилац броја 147<br />
најмањи прост<br />
делилац броја 49<br />
најмањи прост<br />
делилац броја 7<br />
2<br />
2<br />
3<br />
7<br />
7<br />
588<br />
294<br />
147<br />
49<br />
7<br />
1<br />
588<br />
294<br />
147<br />
49<br />
7<br />
1<br />
2<br />
2<br />
3<br />
7<br />
7<br />
Ератостеново сито је <strong>за</strong>право поступак трагања <strong>за</strong> најмањим<br />
простим делиоцем датог броја. Када неки сложен број<br />
поделимо његовим најмањим простим делиоцем, добијени<br />
количник такође има најмањи прост делилац. Настављајући<br />
овај поступак, тј. делећи сваки добијени количник његовим<br />
најмањим простим делиоцем, напослетку ћемо добити<br />
количник 1. Производ свих простих бројева, којима смо<br />
делили количнике, једнак је полазном броју. Поступак којим<br />
дати број представљамо као производ простих бројева назива<br />
се растављање на просте чиниоце.<br />
54<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Цели бројеви<br />
Сваки природан број већи од 1 може се представити<br />
као производ простих бројева.<br />
Основна теорема<br />
аритметике<br />
Основну теорему аритметике можемо формули<strong>са</strong>ти и на следећи начин: <strong>за</strong> сваки<br />
природан број n постоје јединствени прости бројеви p 1<br />
, p 2<br />
, ..., p k<br />
, p 1<br />
< p 2<br />
< ... < p k<br />
,<br />
и јединствени природни бројеви α 1<br />
, α 2<br />
, ... α k<br />
такви да је n = p 1<br />
α 1p 1<br />
α 1 ... p k<br />
α k. Производ<br />
p 1<br />
α 1p 1<br />
α 1 ... p k<br />
α k назива се канонска фактори<strong>за</strong>ција броја n. На пример, растављањем<br />
броја 588 на просте чиниоце долазимо до канонске фактори<strong>за</strong>ције овог броја:<br />
588 = 2 2 · 3 · 7 2 .<br />
Помоћу канонских фактори<strong>за</strong>ција датих природних бројева једноставно се<br />
одређује њихов највећи <strong>за</strong>једнички делилац и најмањи <strong>за</strong>једнички <strong>са</strong>држалац.<br />
Највећи <strong>за</strong>једнички делилац смо дефини<strong>са</strong>ли у претходној лекцији.<br />
Најмањи <strong>за</strong>једнички <strong>са</strong>држалац бројева a и b јесте најмањи природан број који<br />
је дељив и бројем a и бројем b. Најмањи <strong>за</strong>једнички <strong>са</strong>држалац бројева a и b<br />
означавамо НЗС(a, b).<br />
Дефиниција<br />
Пример 3.<br />
Један од начина да се одреде НЗД(a, b) и НЗС(a, b), природних бројева a и b, јесте<br />
да се сваки од њих растави на просте чиниоце.<br />
Највећи <strong>за</strong>једнички делилац је производ простих чинилаца који се јављају у<br />
растављањима оба броја, при чему се сваки од тих чинилаца узима онолико пута<br />
колико се највише <strong>са</strong>држи у оба броја.<br />
Најмањи <strong>за</strong>једнички <strong>са</strong>држалац је производ простих чинилаца који се јављају у<br />
растављању бар једног од тих бројева, при чему се сваки чинилац узима онолико<br />
пута колико се највише <strong>са</strong>држи у једном од тих бројева.<br />
126<br />
63<br />
21<br />
7<br />
1<br />
2<br />
3<br />
3<br />
7<br />
315<br />
105<br />
35<br />
7<br />
1<br />
3<br />
3<br />
5<br />
7<br />
126 = 2 · 3 · 3 · 7<br />
315 = 3 · 3 · 5 · 7<br />
НЗД (126, 315) = 3 · 3 · 7 = 63<br />
126 = 2 · 3 · 3 · 7<br />
315 = 3 · 3 · 5 · 7<br />
НЗС (126, 315) = 3 · 3 · 7 · 2 · 5 = 630<br />
<br />
2. Задатак<br />
Растављањем бројева на просте чиниоце одреди:<br />
а) НЗД(100, 45) и НЗС(100, 45); б) НЗД(24, 30) и НЗС(24, 30);<br />
в) НЗД(70, 154) и НЗС(70, 154); г) НЗД(182, 260) и НЗС(182, 260).<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
55
2<br />
2<br />
1 57648 9<br />
p 0 = 1, p N<br />
Основне идеје из претходног примера можемо уопштено прика<strong>за</strong>ти. Нека су a<br />
и b било који природни бројеви. Издвојимо просте бројеве који се појављују у<br />
канонској фактори<strong>за</strong>цији бар једног од бројева a или b: нека су то прости бројеви<br />
p 1<br />
, p 2<br />
, ..., p m<br />
. Међу издвојеним простим бројевима налазе се сви прости чиниоци<br />
броја a, али могуће и они прости бројеви који не деле a, већ <strong>са</strong>мо деле b. Узимајући<br />
у обзир једнакост p 0 = 1, <strong>за</strong> било који природан број p, <strong>за</strong>кључујуемо да <strong>за</strong> неке<br />
α<br />
ненегативне целе бројеве α 1<br />
, α 2<br />
, ..., α m<br />
важи a = p 1 1pα 1<br />
α<br />
2<br />
... p m m. Наравно, ако неки<br />
прост број p i<br />
не дели a, онда је α i<br />
= 0. На исти начин <strong>за</strong>кључујемо да постоје<br />
b<br />
ненегативни цели бројеви β 1<br />
, β 2<br />
, ..., β m<br />
важи b = p 1 1pb 1<br />
b<br />
2<br />
... p m m. Нека је max {α, β}<br />
једнако α ако је α > β, односно β ако је α ≤ β:<br />
α, α > β,<br />
max {α, β} =<br />
β, α ≤ β.<br />
Слично уводимо min {α, β}:<br />
β, α > β,<br />
min {α, β} =<br />
α, α ≤ β.<br />
Користећи уведене ознаке, имамо:<br />
min {α<br />
НЗД(a,b) = p 1<br />
, β 1}<br />
min {α<br />
1<br />
p 2<br />
, β 2<br />
} min {α<br />
2<br />
... p m<br />
, β m<br />
} max {α<br />
m<br />
и НЗС(a, b) = p 1<br />
, β 1}<br />
max {α<br />
1<br />
p 2<br />
, β 2<br />
} max {α<br />
2<br />
... p m<br />
, β m} m<br />
.<br />
Пример 4.<br />
Ако једнакости 126 = 2 · 3 2 · 7 и 315 = 3 2 · 5 · 7 <strong>за</strong>пишемо у облику 126 = 2 1 · 3 2 · 5 0 · 7 1<br />
и 315 = 2 0 · 3 2 · 5 1 · 7 1 , имамо<br />
НЗД(126,315) = 2 min {1, 0} · 3 min {2, 2} · 5 min {0, 1} min {1, 1}<br />
· 7<br />
= 2 0 · 3 2 · 5 0 · 7 1 = 63<br />
НЗС(126,315) = 2 max {1, 0} · 3 max {2, 2} · 5 max {0, 1} max {1, 1}<br />
· 7<br />
= 2 1 · 3 2 · 5 1 · 7 1 = 630 <br />
теорема<br />
За свака два природна броја a и b важи НЗД(a, b) · НЗС(a, b) = a · b.<br />
Подсећамо на<br />
једнакост, познату из<br />
основне школе:<br />
p α · p β = p α + β , при<br />
чему је p > 0, α, β ≥ 0.<br />
Доказ.<br />
Нека су p 1<br />
, p 2<br />
, ..., p m<br />
прости бројеви који се појављују у канонској фактори<strong>за</strong>цији<br />
бар једног од бројева a или b. Постоје ненегативни цели бројеви α 1<br />
, α 2<br />
, ..., α m<br />
и<br />
β 1<br />
, β 2<br />
, ..., β m<br />
такви да је a = p 1<br />
α 1p 2<br />
α 1 ... p m<br />
α m и b = p 1<br />
b 1p 2<br />
b 1 ... p m<br />
b m. Користећи очигледну<br />
једнакост<br />
max {α, β} + min {α, β} = α + β<br />
добијамо:<br />
НЗД(a, b) · НЗС(a, b)<br />
= p 1<br />
min {α 1<br />
, β 1<br />
}<br />
... p m<br />
min {α m<br />
, β m<br />
}<br />
· p 1<br />
max {α 1<br />
, β 1<br />
}<br />
... p m<br />
max {α m<br />
, β m<br />
}<br />
= p 1<br />
min {α 1<br />
, β 1<br />
}+max {α 1<br />
, β 1<br />
}<br />
... p m<br />
min {α m<br />
, β m<br />
}+max {α m<br />
, β m<br />
}<br />
= p 1<br />
α 1<br />
+ β 1 ... p m<br />
α m<br />
+ β m<br />
= (p 1<br />
α 1 p 2<br />
α 1 ... p m<br />
α m) · (p 1<br />
b 1 p 2<br />
b 1 ... p m<br />
b m) = a · b ■<br />
56<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Бројевне базе<br />
Могућност да представимо бројеве у позиционом систему дугујемо<br />
теореми о остатку. Декадни бројевни систем <strong>за</strong>снован је на јединственом<br />
приказивању бројева збиром производа цифара и степена броја 10 који у<br />
овом случају представља базу (или основу) система. На пример,<br />
7 203 = 7 ∙ 10 3 + 2 ∙ 10 2 + 0 ∙ 10 1 + 3 ∙ 10 0 .<br />
Уместо броја 10, <strong>за</strong> базу бројевног система се може и<strong>за</strong>брати било који<br />
други природан број већи од 1.<br />
А<br />
Једноставности ради<br />
посматраћемо <strong>са</strong>мо<br />
<strong>за</strong>писе природних<br />
бројева, иако се и остале<br />
врсте бројева могу<br />
<strong>за</strong>пи<strong>са</strong>ти у систему <strong>са</strong><br />
било којом базом.<br />
Број:<br />
Ба<strong>за</strong><br />
b<br />
b 2 b 1 b 0<br />
Запис броја у датом<br />
систему<br />
b = 10 27 = 2 ∙ 10 1 + 7 ∙ 10 0<br />
b = 9 30 = 3 ∙ 9 1 + 0 ∙ 9 0<br />
b = 7 36 = 3 ∙ 7 1 + 6 ∙ 7 0<br />
b = 5 102 = 1 ∙ 5 2 + 0 ∙ 5 1 + 2 ∙ 5 0<br />
b = 4 123 = 1 ∙ 4 2 + 2 ∙ 4 1 + 3 ∙ 4 0<br />
Репрезентацију природног броја n у бази b добијамо тако што прво одредимо<br />
количник при дељењу броја n <strong>са</strong> b, а <strong>за</strong>тим сваки добијени количник поново<br />
делимо <strong>са</strong> b све док не добијемо количник једнак нули. До нуле морамо стићи, јер<br />
у сваком кораку добијамо количник мањи од претходног.<br />
n = q 0<br />
b + r 0<br />
, 0 ≤ r 0<br />
< b,<br />
q 0<br />
= q 1<br />
b + r 1<br />
, 0 ≤ r 1<br />
< b, q 1<br />
< q 2<br />
n = (q 1<br />
b + r 1<br />
)b + r 0<br />
= q 1<br />
b 2 + r 1<br />
b + r 0<br />
q 1<br />
= q 2<br />
b + r 2<br />
, 0 ≤ r 2<br />
< b, q 2<br />
< q 1<br />
n = (q 2<br />
b + r 2<br />
)b 2 + r 1<br />
b + r 0<br />
= q 2<br />
b 3 + r 2<br />
b 2 + r 1<br />
b + r 0<br />
q k – 1<br />
= 0 · b + r k<br />
, 1 ≤ r k<br />
< b, 0 < q k – 1<br />
n = r k<br />
b k + ... + r 2<br />
b 2 + r 1<br />
b + r 0<br />
Увођењем симбола <strong>за</strong> могуће остатке при дељењу <strong>са</strong> b, репрезентација броја n у<br />
бази b јесте <strong>за</strong>пис (r k<br />
... r 2<br />
r 1<br />
r 0<br />
) b<br />
.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
57
2<br />
2<br />
1 57648 9<br />
теорема о<br />
бројевној бази<br />
Ба<strong>за</strong> Цифре<br />
9 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8<br />
8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7<br />
7 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6<br />
6 0, 1, 2, 3, 4, 5<br />
5 0, 1, 2, 3, 4<br />
4 0, 1, 2, 3<br />
3 0, 1, 2<br />
2 0, 1<br />
Нека је b > 1. Тада <strong>за</strong> сваки природан број a постоје јединствени природни<br />
бројеви n, c 0<br />
, c 1<br />
, c 2<br />
, ..., c n<br />
такви да је<br />
a = c n<br />
b n + ... + c 2<br />
b 2 + c 1<br />
b + c 0<br />
при чему је 0 ≤ c 0<br />
, c 1<br />
, c 2<br />
, ..., c n – 1<br />
< b и 1 ≤ c n<br />
< b.<br />
Уколико је 2 ≤ b ≤ 9 <strong>за</strong> <strong>за</strong>писивање бројева у систему <strong>са</strong> основом b користимо<br />
арапске цифре – наравно, <strong>са</strong>мо оне које означавају бројеве мање од b. Ако је<br />
b > 10, онда се <strong>за</strong> цифре најчешће узимају почетна слова (колико треба) абецеде.<br />
Тако, слова A, B, C, D, E, F као цифре редом одговарају бројевима 10, 11, 12, 13,<br />
14, 15 декадног система.<br />
Пример 1.<br />
Записом (2 305) 7<br />
представљен је број у систему <strong>са</strong> базом 7. Приказ овог броја у<br />
декадном систему једноставно одређујемо рачуном који произлази из значења<br />
<strong>са</strong>мог <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>: (2 305) 7<br />
= 2 · 7 3 + 3 · 7 2 + 0 · 7 + 5 = 838. <br />
Пример 2.<br />
Прикажимо број 876 (<strong>за</strong>пи<strong>са</strong>н у декадном систему) у системима <strong>за</strong> различит избор<br />
базе b.<br />
Ба<strong>за</strong><br />
Поступак<br />
превођења<br />
b = 7 876 = 125 · 7 + 1<br />
125 = 17 · 7 + 6<br />
17 = 2 · 7 + 3<br />
2 = 0 · 7 + 2<br />
b = 8 876 = 109 · 8 + 4<br />
109 = 13 · 8 + 5<br />
13 = 1 · 8 + 5<br />
1 = 0 · 8 + 1<br />
b = 2 876 = 438 · 2 + 0<br />
438 = 219 · 2 + 0<br />
219 = 109 · 2 + 1<br />
109 = 54 · 2 + 1<br />
54 = 27 · 2 + 0<br />
27 = 13 · 2 + 1<br />
13 = 6 · 2 + 1<br />
6 = 3 · 2 + 0<br />
3 = 1 · 2 + 1<br />
1 = 0 · 2 + 1<br />
b = 16 876 = 54 · 16 + 12<br />
54 = 3 · 16 + 6<br />
3 = 0 · 16 + 3<br />
Превод<br />
876 = (2361) 7<br />
Провера:<br />
876 = 2 · 7 3 + 3 · 7 2 + 6 · 7 + 1<br />
876 = (1554) 8<br />
876 = (1101101100) 2<br />
876 = (36C) 16<br />
<br />
58<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Цели бројеви<br />
Пример 3.<br />
Пока<strong>за</strong>ћемо како се један стари <strong>за</strong>датак, <strong>за</strong>бележен у 13. веку,<br />
може једноставно решити погодним избором бројевне базе.<br />
Треба и<strong>за</strong>брати 5 тегова тако да се помоћу њих може измерити<br />
било који терет до 30 kg, под условом да се тегови постављају<br />
<strong>са</strong>мо на један тас ваге. Одредимо масе тегова.<br />
Да бисмо измерили неки терет, постављајући тегове <strong>са</strong>мо на један тас ваге, масу<br />
терета треба представити у облику збира ма<strong>са</strong> тегова које имамо, при чему се<br />
сваки тег може узети највише једном. Ако су масе тегова које смо и<strong>за</strong>брали редом<br />
једнаке m 1<br />
, m 2<br />
, m 3<br />
, m 4<br />
, m 5<br />
, тада се терет масе M ≤ 30 може представити у облику<br />
M = a 1<br />
m 1<br />
+ a 2<br />
m 2<br />
+ a 3<br />
m 3<br />
+ a 4<br />
m 4<br />
+ a 5<br />
m 5<br />
,<br />
при чему су бројеви a 1<br />
, a 2<br />
, a 3<br />
, a 4<br />
, a 5<br />
једнаки јединици или нули, у <strong>за</strong>висности од<br />
тога да ли је одговарајући тег стављен на тас или није.<br />
Очигледна је сличност <strong>са</strong> представљањем броја M у бројевном систему <strong>са</strong><br />
основом 2. И<strong>за</strong>беримо <strong>за</strong>то тегове чије су масе:<br />
m 1<br />
= 1 kg, m 2<br />
= 2 kg, m 3<br />
= 4 kg, m 4<br />
= 8 kg, m 5<br />
= 16 kg.<br />
Укупна ма<strong>са</strong> свих тегова 1 kg + 2 kg + 4 kg + 8 kg + 16 kg = 31 kg, већа је од 30 kg.<br />
Осим тога, сваки број M ≤ 31, може се представити у облику:<br />
M = b 4<br />
· 2 4 + b 3<br />
· 2 3 + b 2<br />
· 2 2 + b 1<br />
· 2 + b 0<br />
,<br />
где је сваки од коефицијената b 4<br />
, b 3<br />
, b 2<br />
, b 1<br />
, b 0<br />
јединица или нула.<br />
На пример, којим теговима се може измерити терет од 22 kg? Напишимо број 22 у<br />
систему <strong>са</strong> основом 2:<br />
22 = 1 · 2 4 + 1 · 2 2 + 1 · 2 1 = (10110) 2<br />
.<br />
Дакле, терет масе 22 kg измерићемо користећи тегове од 16 kg, 4 kg и 2 kg. <br />
1. Задатак<br />
Познати музичар из удаљене галаксије гостовао је у једној телевизијској емисији<br />
на Земљи. Описујући своје почетке музичар је рекао:<br />
„Моје детињство и младост се не нису разликовали много од одрастања вас<br />
земљана. У школу <strong>са</strong>м пошао у 20. години. Гитару <strong>са</strong>м почео да свирам у<br />
101. години. Први пут <strong>са</strong>м јавно наступао убрзо након <strong>за</strong>вршетка средње школе,<br />
у 200. години.”<br />
Очигледно је овај ванземаљски гост одлично научио говорни језик, али није<br />
стигао да се упозна <strong>са</strong> земаљским бројевним системом. Зашто је његова прича<br />
земљанима звучала чудно? Да ли се његово одрастање <strong>за</strong>иста може сматрати<br />
сличним одрастању земљана?<br />
Упутство. Постер ванземаљске музичке звезде прика<strong>за</strong>н је на слици десно.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
59
2<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Задаци<br />
Дељивост целих бројева<br />
А<br />
1. При дељењу неког броја <strong>са</strong> 52 добије се остатак 47. Колики ће бити остатак при<br />
дељењу истог броја <strong>са</strong> 13?<br />
2. Применом Еуклидовог алгоритма одреди највећи <strong>за</strong>једнички делилац бројева:<br />
1) 528 и 468; 2) 4752 и 624; 3) 6787 и 7194.<br />
3. Две жице дужине 288 m и 126 m треба исећи на што веће једнаке делове. Колика<br />
је дужина сваког дела и колико таквих делова има у сваком комаду жице?<br />
4. Да ли постоје цели бројеви m и n такви да је 119m – 91n = 911?<br />
5. Одреди највећи природан број d такав да се при дељењу бројева 205 и 457 <strong>са</strong> d<br />
добија остатак 1.<br />
Прости бројеви<br />
А<br />
6. Растављањем на чиниоце одреди највећи <strong>за</strong>једнички делилац бројева:<br />
1) 588 и 378; 2) 42, 56 и 72; 3) 8100 и 6750.<br />
7. Одреди најмањи <strong>за</strong>једнички <strong>са</strong>држалац бројева:<br />
1) 840 и 2 646; 2) 24, 42 и 15.<br />
8. Одреди укупан број природних делилаца броја 6552.<br />
Бројеви a и b су<br />
у<strong>за</strong>јамно прости ако је<br />
НЗД(a, b) = 1.<br />
9. Ако су a и b произвољни природни бројеви и ако је d = НЗД(a, b), докажи да су<br />
бројеви a : d и b : d у<strong>за</strong>јамно прости.<br />
10. Одреди најмањи природан број који при дељењу <strong>са</strong> 3 даје остатак 2, при<br />
дељењу <strong>са</strong> 4 даје остатак 3, а при дељењу <strong>са</strong> 6 даје остатак 5.<br />
11. Одреди НЗС(x, y) ако је xy = 1 350, НЗД(x, y) = 15.<br />
12. Одреди НЗД(x, y) ако је xy = 896, НЗС(x, y) = 128.<br />
13. Одреди број a такав да је НЗС(a, 15) = 105 и НЗД(a, 15) = 5.<br />
14. Одреди све парове бројева x и y такве да је НЗД(x, y) = 6, НЗС(x, y) = 36.<br />
Бројевне базе<br />
А<br />
15. Преведи дате <strong>за</strong>писе у декадне:<br />
1) (10010) 2<br />
; 2) (2101) 3<br />
; 3) (2101) 5<br />
; 4) (76) 8<br />
; 5) (A0B) 16<br />
.<br />
16. Декадни <strong>за</strong>пис 56 преведи у систем <strong>са</strong> базом:<br />
1) 12; 2) 6; 3) 5; 4) 2.<br />
17. Бројеве 365 и 2 019, <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>не у декадном систему, преведи у систем <strong>са</strong> базом:<br />
1) 14; 2) 16; 3) 9.<br />
60<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Скуп рационалних бројева (62)<br />
РЕАЛНИ БРОЈЕВИ<br />
А Разломци и периодични децимални <strong>за</strong>писи; основне рачунске<br />
операције <strong>са</strong> рационалним бројевима и особине; основне особине<br />
поретка рационалних бројева (62)<br />
Скуп реалних бројева (66)<br />
А Ирационални бројеви; бројевна права; основне особине операција и<br />
поретка на скупу реалних бројева (66)<br />
Б Важне последице основних особина операција и поретка на скупу<br />
реалних бројева (71)<br />
Апсолутна вредност реалног броја (74)<br />
А Појам апсолутне вредности (74)<br />
Б Основне особине апсолутне вредности (75)<br />
Приближне вредности реалних бројева (76)<br />
А Правила <strong>за</strong>округљивања; апсолутна и релативна грешка; операције <strong>са</strong><br />
приближним вредностима (76)<br />
Степен чији је изложилац цео број (81)<br />
А Степеновање целим бројевима; основне особине степеновања целим<br />
бројем; децимални <strong>за</strong>пис броја у стандардном облику (81)<br />
2 = 1.41421356237<br />
30950488016887242<br />
09698078569671875<br />
37694807317667973<br />
79907324784621070<br />
38850387534327641<br />
57273501384623091<br />
22970249248360558<br />
50737212644121497<br />
09993583141322266<br />
59275055927557999<br />
5050115278206057<br />
14701095599716059<br />
70274534596862014<br />
72851741864088919<br />
86095523292304843<br />
08714321450839762<br />
60362799525140798<br />
9687253396546331<br />
8088296406206152<br />
5835239505474575<br />
02877599617298355<br />
75220337531857011<br />
35437460340849884<br />
71603868999706990<br />
04815030544027790<br />
31645424782306849<br />
2936918621580578<br />
4631115966687130<br />
1301561856898723<br />
7235288509264861<br />
2494977154218334<br />
2042856860601468<br />
2472077143585487<br />
4155657069677653<br />
7202264854470158<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
јединица мере<br />
A<br />
десети део јединице мере<br />
Скуп рационалних бројева<br />
У скупу природних бројева N = {1, 2, 3, ...} немају увек решења једначине облика<br />
a + x = b, <strong>са</strong> непознатом x при чему a,b N.<br />
Увођењем нуле и негативних бројева –1, –2, –3... добијемо скуп целих бројева<br />
Z = {...,–3,–2,–1,0,1,2,3,...}. Будући да је N Z, рачунске операције <strong>са</strong> целим<br />
бројевима се уводе тако да природно проширују операције <strong>са</strong> природним<br />
бројевима. У скупу целих бројева све једначине облика a + x = b, где су a и b било<br />
који дати цели бројеви, имају решења по x. Међутим, једначине 2 · x = 1, 3 · x = –5,<br />
–4 · x = 7 итд. немају решења у скупу Z. Овакве једначине имају решења у скупу<br />
који добијамо проширењем скупа Z разломцима. То проширење се назива скуп<br />
рационалних бројева и обележава се Q.<br />
Q = {<br />
p<br />
q | p Z, q N }<br />
Рачунске операције <strong>са</strong> рационалним бројевима се уводе тако да природно<br />
проширују операције <strong>са</strong> целим бројевима.<br />
Познато је да разломачка црта у одређеном смислу представља дељење и да се<br />
сваки разломак може представити и у тзв. децималном <strong>за</strong>пису.<br />
стоти део јединице мере<br />
319 : 44 = 7,25<br />
–308<br />
110<br />
–88<br />
220<br />
–220<br />
2,47<br />
јединица мере<br />
322 : 44 = 7,31818...<br />
–308<br />
140<br />
–132<br />
80<br />
–44<br />
360<br />
–352<br />
80<br />
–44<br />
360<br />
–352<br />
8<br />
...<br />
Децимални <strong>за</strong>писи су посебно<br />
погодни <strong>за</strong> изражавање<br />
резултата мерења. У складу<br />
<strong>са</strong> декадним бројевним<br />
системом, приликом мерења<br />
узимају се у обзир и<br />
десети, стоти, хиљадити итд.<br />
делови јединице мере.<br />
милиона<br />
сто хиљада<br />
десет хиљада<br />
хиљада<br />
стотина<br />
Анализирајмо познат поступак превођења разломка<br />
p<br />
, p Z, q N, у децимални <strong>за</strong>пис.<br />
q<br />
При дељењу целих бројева <strong>са</strong> q могу се појавити остаци<br />
0, 1, 2, ..., q – 1.<br />
• Ако се у неком кораку поменутог поступка појави<br />
остатак 0, онда се поступак дељења <strong>за</strong>вршава и<br />
добијамо коначан децимални <strong>за</strong>пис.<br />
• Ако се при дељењу никада не појави остатак 0,<br />
онда се након извесног броја корака, и то највише<br />
након q корака, мора поновити остатак који је<br />
већ био добијен. Самим тим, у резултату дељења<br />
доћи ће до понављања одређене групе цифара и<strong>за</strong><br />
децималне <strong>за</strong>пете и добијамо бесконачан периодичан<br />
децимални <strong>за</strong>пис.<br />
десетица<br />
јединица<br />
десетих<br />
стотих<br />
хиљадитих<br />
цео део децимална <strong>за</strong>пета децимале<br />
319 : 44 = 7<br />
–308<br />
11<br />
319<br />
44 = 7 11<br />
44 = 7,25<br />
322 : 44 = 7<br />
–308<br />
14<br />
322<br />
44 = 7 14<br />
44<br />
= 7,3181818...<br />
62<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Реални бројеви<br />
Бесконачан периодичан децимални <strong>за</strong>пис и<strong>за</strong> децималне <strong>за</strong>пете <strong>са</strong>држи<br />
бесконачно много цифара, које нису све једнаке нули, и постоји цифра или<br />
група цифара која се понавља почев од неког места. Уколико то место није<br />
прво и<strong>за</strong> <strong>за</strong>пете, цифра или група цифара која претходи првом појављивању<br />
цифара периода назива се претпериод.<br />
претпериод<br />
7,318181818... = 7,3(18)<br />
период<br />
1.<br />
Задатак<br />
Одреди периодичан децимални <strong>за</strong>пис количника:<br />
а) 70 : 13; б) 1 : 7; в) 23 : 11.<br />
Сваки периодичан децимални <strong>за</strong>пис може се <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>ти у облику разломка. У<br />
наредном примеру описујемо поступак претварања периодичног децималног<br />
<strong>за</strong>пи<strong>са</strong> у облик p q .<br />
Пример 1.<br />
Одредимо разломак чији је децимални <strong>за</strong>пис 12,154545454...<br />
Први корак. Дати број најпре множимо декадном јединицом која има онолико<br />
нула колика је дужина претпериода. Ако <strong>за</strong>пис нема претпериод онда одмах идемо<br />
на наредни корак.<br />
Други корак. Број добијен у претходном кораку или дати број, у случају да је<br />
претходни корак прескочен, множимо декадном јединицом која има онолико нула<br />
колика је дужина периода.<br />
Када од броја добијеног у другом кораку одузмемо број из првог корака, односно<br />
дати број ако првог корака није било, разлика је природан број. Користећи ову<br />
чињеницу једноставно налазимо жељени разломак.<br />
Бесконачне периодичне децималне <strong>за</strong>писе негативних бројева преводимо у<br />
облик p , p Z, q N, тако што <strong>за</strong>пис без предзнака претворимо у разломак, а<br />
q<br />
<strong>за</strong>тим испред тог разломка допишемо знак „–“. Према претходном примеру, важи<br />
–12,154545454... = – 1 337<br />
110 . <br />
Треба имати на уму да се бесконачни децимални <strong>за</strong>писи код којих се почев од<br />
неког места и<strong>за</strong> <strong>за</strong>пете појављује <strong>са</strong>мо цифра 9 могу представити и коначним<br />
децималним <strong>за</strong>писом. Једноставно се показује да је, на пример:<br />
0,34999... = 0,34(9) = 0,35, 12,999... = 12,(9) = 13, итд.<br />
x = 12,154545454...<br />
Први корак.<br />
10x = 121,545454...<br />
Други корак.<br />
100 · 10x = 1000x<br />
= 12154,545454...<br />
1000x – 10x = 12 033<br />
x =<br />
12 033<br />
990<br />
= 1 337<br />
110<br />
x = 0,99999999...<br />
10x = 9,99999999...<br />
10x – x = 9<br />
9x = 9<br />
x = 1<br />
2.<br />
Задатак<br />
Периодичне децималне <strong>за</strong>писе преведи у разломак:<br />
a) 1,0(9); б) –1,(09); в) –0,1(2); г) –0,(12); д) –0,(12).<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
63
3<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Операције <strong>са</strong><br />
рационалним<br />
бројевима<br />
Познавање поступака<br />
израчунавања збира,<br />
разлике, производа<br />
и количника два<br />
рационална броја<br />
спада у елементарну<br />
писменост.<br />
Сабирање и множење су комутативне операције:<br />
x + y = y + x и x · y = y · x, x, y Q.<br />
Сабирање и множење су асоцијативне операције:<br />
(x + y) + z = x + (y + z) и (x · y) · z = x · (y · z), x, y, z Q.<br />
Неутрални елемент <strong>за</strong> <strong>са</strong>бирање је 0, а <strong>за</strong> множење 1:<br />
x + 0 = x и x · 1 = x, x Q.<br />
Инверзни елемент у односу на <strong>са</strong>бирање назива се и супротан број, а у односу<br />
на множење реципрочан број:<br />
x + (–x) = 0, x Q и x · 1 = 1, x Q \ {0}.<br />
x<br />
Множење је дистрибутивно према <strong>са</strong>бирању:<br />
(x + y) · z = x · z + y · z, x, y, z Q.<br />
4 7 ÷ 0 =<br />
ERROR<br />
На неким<br />
калкулаторима након<br />
покушаја дељења<br />
нулом појављује<br />
се <strong>са</strong>мо слово Е<br />
(почето слово речи<br />
ERROR – грешка) или<br />
упозорење DIV BY<br />
ZERO.<br />
1 3 ÷ 6 =<br />
2,1666666666667<br />
3.<br />
4.<br />
5.<br />
Задатак<br />
Израчунај:<br />
a) –2,75 – ( – 3 4 ) · 4 2 3 ; б) ( –7 + 1,2 · ( 2 1 3 – 1 1 2 )) : 0,75;<br />
в)<br />
6 : 3 4 – 1 1 6 · 6 7<br />
4 1 5 · 10<br />
11 + 5 2 ; г)<br />
11<br />
Задатак<br />
3 + 0,42 : 0,1<br />
( 1 : 0,3 – 2 1 3 ) · 0,25 .<br />
Напомена. Подсећамо на договор да је множење приоритетније од <strong>са</strong>бирања.<br />
Познавање особина рачунских операција може да олакша рачунање. Израчунај<br />
напамет:<br />
а) 0,01 · 1000; б) 0,01 : 0,001; в) 0,2 : 0,01;<br />
г) 1,2 : 100; д) 1,2 · 0,01 ђ) 8,2 · 45 + 1,8 · 45;<br />
е) (–10) · 2,6 · 0,1; ж) –10 – 0,1 : 0,01; з) 10,02 · 54 – 0,02 · 50.<br />
За сложенија израчунавања користи се такозвани џепни рачунар, калкулатор или,<br />
популарно, дигитрон. Данас постоји велики број различитих врста калулатора:<br />
од најједноставнијих којима се изводе <strong>са</strong>мо поменуте четири операције, до<br />
веома сложених <strong>са</strong> великим бројем операција. Важно је имати на уму да сваки<br />
калкулатор може прика<strong>за</strong>ти <strong>са</strong>мо одређен (наравно, коначан) број децимала. При<br />
томе, поједини калкулатори последњу цифру коју приказују мењају по правилима<br />
<strong>за</strong>округљивања бројева о којим ће бити речи на страни 77.<br />
Задатак<br />
Израчунај помоћу калкулатора:<br />
а) 0,0012 · 3,06 + 12,57; б) 89,12 · 12 – 0,854;<br />
в) 100,02 : 0,3 + 12,567; г) 3 · (71,7 – 32,06).<br />
64<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Реални бројеви<br />
Пример 2.<br />
Израчунајмо производ и количник бројева x = 0,121212... = 0,(12) и<br />
y = 0,080808... = 0,(08).<br />
Бесконачни децимални <strong>за</strong>писи нису погодни <strong>за</strong> рачунање, па <strong>за</strong>то дате бројеве<br />
преводимо у облик разломка:<br />
x = 0,121212... = 0,(12)<br />
100x = 12,121212...<br />
99x = 12, x = 12<br />
99<br />
y = 0,080808... = 0,(08)<br />
100y = 8,080808...<br />
99y = 8, y = 8<br />
99<br />
Дакле,<br />
x · y = 96<br />
99 2 = 0,009794918885827976737067646... и x : y = 12 8 = 1,5.<br />
Знамо да је децимални <strong>за</strong>пис производа x · y периодичан, али је период<br />
дугачак, па га <strong>за</strong>то не истичемо. <br />
6. Задатак<br />
Ако је x = 0,011111... = 0,0(1) и y = 0,010101... = 0,(01) одреди x : y.<br />
Поредак рационалних бројева најочигледније се истиче на бројевној правој.<br />
–2 –1 1 –1 – 2 – 1 0 1 2 1 1 1 2<br />
2<br />
2<br />
3 3 3 3<br />
Поредак рационалних бројева <strong>са</strong>гла<strong>са</strong>н је <strong>са</strong> операцијама <strong>са</strong>бирања и множења у<br />
смислу који одређују наредна два тврђења.<br />
За свака три рационална броја x, y, z, из x ≤ y, следи x + z ≤ y + z. Због ове<br />
особине, каже се да <strong>са</strong>бирање чува поредак.<br />
Множење позитивним бројевима „чува“ поредак, тј. <strong>за</strong> свака три<br />
рационална броја x, y, z, из x ≤ y и 0 ≤ z, следи да је x · z ≤ y · z. Због ове особине,<br />
каже се да множење позитивним бројевима чува поредак.<br />
Посебно издвајамо особину поретка међу рационалним бројевима, коју нема<br />
поредак целих ни поредак природних бројева.<br />
Поредак рационалних<br />
бројева<br />
За све x, y, z из Q:<br />
x ≤ x,<br />
из x ≤ y и y ≤ x следи<br />
x = y,<br />
из x ≤ y и y ≤ z следи<br />
x ≤ z,<br />
x ≤ y или y ≤ x.<br />
y<<br />
.( 1)<br />
x<br />
0<br />
x < y<br />
За свака два рационална броја x и y таква да је x < y постоји рационалан број<br />
z, такав да је x < z < y. Штавише, између свака два различита рационална броја<br />
постоји бесконачно много рационалних бројева.<br />
b – a<br />
2<br />
b – a<br />
2<br />
Претходно тврђење је једноставна последица чињенице да се аритметичка<br />
средина два различита броја налази између тих бројева: ако је x < y, онда је<br />
x < x + y < y.<br />
2<br />
a a + b b<br />
2<br />
a ≤ a + b ≤ b<br />
2<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
65
А<br />
Скуп реалних бројева<br />
Потребу <strong>за</strong> проширивањем скупа рационалних бројева новим бројевима<br />
условљава поступак мерења. Наиме, рационални бројеви нису довољни да би<br />
се њима могла изразити дужина сваке дужи. О томе ће више речи бити касније.<br />
Овом приликом ћемо се <strong>за</strong>држати <strong>са</strong>мо на неким конкретним примерима који<br />
потичу из геометрије, али ћемо их ми разматрати <strong>са</strong> алгебарског становишта.<br />
Применом<br />
Питагорине теореме<br />
једноставно се<br />
<strong>за</strong>кључује да<br />
позитивно решење<br />
једначине x 2 = 2<br />
представља дужину<br />
дијагонале квадрата<br />
странице 1.<br />
Пример 1.<br />
Покушајмо да одредимо (или, прецизније, да проценимо) позитиван децимални<br />
број x такав да је x 2 = 2.<br />
Није тешко <strong>за</strong>кључити да решење дате једначине не може бити цео број и да је<br />
1 < x < 2. Одредимо и неколико децимала броја x.<br />
x 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0<br />
x 2 1 1,21 1,44 1,69 1,96 2,25 2,56 2,89 3,24 3,61 4<br />
На основу табеле имамо да је 1,4 < x < 1,5. Да нисмо још увек успели да одредимо<br />
x, тј. да x има још неодређених децимала, <strong>за</strong>кључујемо из тога што квадрати оба<br />
броја којима смо проценили x нису једнаки 2.<br />
Наредну цифру (стотих делова) децималног развоја броја x можемо одредити<br />
налажењем квадрата бројева: 1,41; 1,42; 1,43; 1,44; 1,45; 1,46; 1,47; 1,48; 1,49; 1,5.<br />
Следећа табела нам показује да је 1,41 < x < 1,42.<br />
x 1,4 1,41 1,42 ...<br />
x 2 1,96 1,9881 2,0164 ...<br />
Настављајући овај поступак, добијаћемо све приближније вредности <strong>за</strong> x.<br />
Поступак који је<br />
спроведен у примеру 1.<br />
илуструје суштину<br />
поступка мерења<br />
дужине (дијагонале<br />
јединичног квадрата).<br />
1,414 < x < 1,415 1,999396 < x 2 < 2,002225<br />
1,4142 < x < 1,4143 1,99996164 < x 2 < 2,00024449<br />
1,41421 < x < 1,41422 1,9999899241 < x 2 < 2,0000182084<br />
1,414213 < x < 1,414214 1,999998409369 < x 2 < 2,000001237796<br />
1,4142135 < x < 1,4142136 1,99999982358225 < x 2 < 2,00000010642496<br />
Испоставља се да колико год да смо упорни, овај поступак не можемо довести до<br />
краја. Ипак можемо одредити произвољно много децимала броја x.<br />
Применом наведеног поступка не можемо утврдити да ли је децимални развој<br />
броја x из претходног примера периодичан, јер чак и ако одредимо милионе<br />
децимала, не знамо да ли ће цифре почети да се понављају касније. Наредна<br />
теорема даје одговор на ове недоумице и каже да понављања цифара нема, тј. да<br />
број x није периодичан децималан број, односно није рационалан број.<br />
66<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Реални бројеви<br />
Не постоји рационалан број x такав да је x 2 = 2.<br />
теорема<br />
Доказ. Претпоставимо супротно од онога што теорема тврди, да постоји<br />
рационалан број x такав да је x 2 = 2. Тада се x може прика<strong>за</strong>ти у облику x = m n , где<br />
су m и n неки у<strong>за</strong>јамно прости природни бројеви. Тада је<br />
m<br />
n<br />
= m2<br />
n = 2, односно, 2 m2 = 2n 2 .<br />
Из последње једнакости следи да је m 2 паран број, а отуда и да је m паран број.<br />
Дакле, m = 2k, <strong>за</strong> неки природан број k. Сада имамо да је<br />
(2k) 2 = 4k 2 = 2n 2 , односно, n 2 = 2k 2 .<br />
Из последње једнакости следи да је n 2 паран број што значи да је и n паран број.<br />
Како су и m и n парни природни бројеви, они не могу бити у<strong>за</strong>јамно прости што<br />
је супротно нашој претпоставци. Добијена контрадикција обара претпоставку да<br />
постоји рационалан број x такав да је x 2 = 2. ■<br />
Пример 1. и претходна теорема указују на потребу да се скуп рационалних бројева<br />
прошири бројевима који се могу представити бесконачним непериодичним<br />
децималним <strong>за</strong>писима. Овакве бројеве (и позитивне и негативне) називамо<br />
ирационалним бројевима. Скуп свих ирационалних бројева обележавамо .<br />
Пример 2.<br />
Није тешко <strong>за</strong>мислити децималне <strong>за</strong>писе који нису периодични. На пример, <strong>за</strong>пис<br />
0,101001000100001000001000000100000001000000001 ...<br />
у којем се дати низ децимала наставља тако што се након сваке јединице упише<br />
једна нула више од броја нула испред ње, а и<strong>за</strong> јединице која јој претходи. Овакав<br />
<strong>за</strong>пис очигледно није периодичан те представља <strong>за</strong>пис једног ирационалног броја.<br />
Примети да је неопходно да <strong>за</strong>пис прати текст којим се описује наставак ни<strong>за</strong><br />
децимала. <br />
Ако прост број p дели<br />
a 2 (a ),<br />
онда p дели и a.<br />
1,41<br />
4213<br />
56237<br />
309504<br />
8801688<br />
72420969<br />
80785696718<br />
7537694807317<br />
6679737990732478462<br />
.......................................<br />
........................................<br />
Пошто се децимални <strong>за</strong>пис неког ирационалног броја не може никада „до краја”<br />
прика<strong>за</strong>ти, прибегава се другима начинима означавања ових бројева.<br />
Пример 3.<br />
Ирационалан број x такав да је x 2 = 2 означавамо √2. Супротан број овом броју<br />
је такође ирационалан и означавамо га –√2. Уопште, ако је m природан број<br />
који није потпун квадрат, може се дока<strong>за</strong>ти да су решења једначине x 2 = m<br />
ирационални бројеви. Oве бројеве означавамо √m и –√m. <br />
Велики је број<br />
једначина (<strong>са</strong> којима<br />
ћемо се детаљније<br />
упознати у наредним<br />
<strong>разред</strong>има) које имају<br />
<strong>са</strong>мо ирационална<br />
решења. Примери<br />
таквих једначина су:<br />
x 3 = 2, x 5 = 4, x 17 = 11<br />
итд.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
67
3<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Пример 4.<br />
Наведимо још један важан пример ирационалног броја <strong>са</strong><br />
посебном ознаком.<br />
Старогрчки математичар Архимед дока<strong>за</strong>о је да је однос<br />
обима и пречника било ког круга константан. Та константа је<br />
чувени број π. У XVIII веку, швајцарски математичар Ламберт<br />
је дока<strong>за</strong>о да је π ирационалан број, те да је његов децимални<br />
<strong>за</strong>пис бесконачан и непериодичан. То даље значи да се<br />
вредност броја π не може прецизно одредити. Иако је данас<br />
познато преко милијарду децимала броја π<br />
π = 3,1415926535 8979323846264338327950288 ...<br />
бесконачно много децимала остаје непознато (и <strong>за</strong>увек ће<br />
бити тако). Наравно, <strong>за</strong> практичне сврхе довољно је узети<br />
<strong>са</strong>мо неколико децимала изa <strong>за</strong>пете. <br />
3,14<br />
1592<br />
65358<br />
979323<br />
8462643<br />
3832795<br />
02884197<br />
16939937<br />
510582097<br />
49445923078<br />
164062862089<br />
986280348253421<br />
170679821480865132<br />
823066470938446095505822317<br />
2535940812848111745028410270193852<br />
= <br />
= <br />
Скуп свих рационалних и свих ирационалних бројева назива се скуп реалних<br />
бројева и обележава се .<br />
<br />
N Z Q R<br />
Сваки реални број може се изразити децималним <strong>за</strong>писом који је одређен целим<br />
бројем и низом децимала који може бити коначан или бесконачан. Познато<br />
је да рационалним бројевима одговарају периодични децимални <strong>за</strong>писи.<br />
Ирационалним бројевима одговарају бесконачни непериодични децимални<br />
<strong>за</strong>писи.<br />
Децимални <strong>за</strong>пис реалног броја може бити:<br />
коначан<br />
бесконачан<br />
периодичан<br />
непериодичан<br />
Рационални бројеви<br />
Ирационални бројеви<br />
68<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Реални бројеви<br />
Све реалне бројеве можемо прика<strong>за</strong>ти на бројевној правој и тако да свака тачка<br />
праве буде означена неким реалним бројем. Ова чињеница је од великог значајна<br />
и <strong>за</strong> алгебру (посебно <strong>за</strong> разумевање појма реалног броја), али и <strong>за</strong> геометрију<br />
(посебно <strong>за</strong> разумевање појма праве).<br />
Бројевна права<br />
Ако је p нека права на којој су и<strong>за</strong>бране тачке O и J којима су придружени редом<br />
бројеви 0 и 1, онда је свакој тачки ове праве придружен јединствен реалан број<br />
који се назива координата те тачке. Координата тачке се <strong>за</strong>писује у <strong>за</strong>гради поред<br />
слова којим је означена <strong>са</strong>ма тачка.<br />
p<br />
C(–1,9) A(–√2) O(0) E(1/2) J(1) B(√2) D(2)<br />
Сваком реалном броју<br />
одговара тачно једна<br />
тачка бројевне праве<br />
(<strong>са</strong> и<strong>за</strong>браним тачкама<br />
O(0) и J(1)) и обрнуто,<br />
свакој тачки бројевне<br />
праве одговара тачно<br />
један реалан број.<br />
О вези између скупа реалних бројева и скупа тачака праве говорићемо и касније<br />
на почетку поглавља Сличност, пре свега у геометријском контексту.<br />
Бројевна права може бити од велике користи <strong>за</strong> разумевање и интерпретацију<br />
многих чињеница у вези <strong>са</strong> реалним бројевима, те ћемо је ми често у разним<br />
контекстима користити.<br />
Помоћу бројевне праве једноставно се стиче представа о поретку реалних бројева:<br />
број a је мањи од броја b (a < b) уколико је тачка A(a) лево од тачке B(b).<br />
Бројевну праву често користимо и <strong>за</strong> приказивање подскупова од R, посебно када<br />
је реч о интервалима.<br />
Ако је a < b, онда је<br />
(a, b) = {x R | a < x < b},<br />
[a, b] = {x R | a ≤ x ≤ b},<br />
[a, b) = {x R | a ≤ x < b},<br />
(a, b] = {x R | a < x ≤ b}.<br />
Поред наведених ограничених интервала, значајни су и следећи<br />
неограничени интервали. Ако је a произвољан реалан број, онда је<br />
(a, + ∞) = {x R | a < x},<br />
[a, + ∞) = {x R | a ≤ x},<br />
(–∞, a) = {x R | x < a},<br />
(–∞, a] = {x R | x ≤ a}.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
69
3<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Oсобине операција<br />
<strong>са</strong> реалним<br />
бројевима и поретка<br />
међу њима<br />
У овој књизи не можемо говорити о томе како се дефинишу основне операције <strong>са</strong><br />
реалним бројевима (које схватамо као бесконачне, периодичне и непериодичне,<br />
децималне бројеве). За <strong>са</strong>да ћемо прихватити као чињеницу да се поменуте<br />
операције могу коректно дефини<strong>са</strong>ти тако да важе сва важна својства операција<br />
која смо до <strong>са</strong>да користили.<br />
Инверз броја у<br />
односу на <strong>са</strong>бирање<br />
је број супротан том<br />
броју. Инверз броја<br />
различитог од нуле у<br />
односу на множење је<br />
реципрочна вредност<br />
тог броја. Уопште,<br />
применом операције<br />
на неки број и<br />
његов инверз<br />
добијамо неутрални<br />
елемент те операције.<br />
Ако је x ≠ 0,<br />
инверзни елемент<br />
елемента x у<br />
односу на множење,<br />
означава се и x –1 .<br />
За произвољне реалне бројеве x, y, z важе следеће особине:<br />
(К +) x + y = y + x [комутативност <strong>са</strong>бирања]<br />
(А +) (x + y) + z = x + (y + z) [асоцијативност <strong>са</strong>бирања]<br />
(Н +) x + 0 = x [0 је неутрал <strong>за</strong> <strong>са</strong>бирање]<br />
(И +) x + (–x) = 0 [сваки број има инверз у односу на<br />
<strong>са</strong>бирање]<br />
(К ∙ ) x ∙ y = y ∙ x [комутативност множења]<br />
(А ∙ ) (x ∙ y) ∙ z = x ∙ (y ∙ z) [асоцијативност множења]<br />
(Н ∙ ) x ∙ 1 = x [1 је неутрал <strong>за</strong> множење]<br />
(И ∙ ) ако је x ≠ 0, онда је x ∙ 1 x<br />
= 1 [сваки број различит од нуле има<br />
инверз у односу на множење]<br />
(Д) x ∙ (y + z) = x ∙ y + x ∙ z [дистрибутивност множења према<br />
<strong>са</strong>бирању]<br />
(Р) x ≤ x [рефлексивност поретка]<br />
(АС) ако је x ≤ y и y ≤ x, онда је x = y<br />
[антисиметричност поретка]<br />
(Т) ако је x ≤ y и y ≤ z, онда је x ≤ z [транзитивност поретка]<br />
(Л) x ≤ y или y ≤ x [линеарност поретка]<br />
(П +) ако је x ≤ y, онда је x + z ≤ y + z [<strong>са</strong>гласност поретка <strong>са</strong> <strong>са</strong>бирањем]<br />
(П ∙ ) ако је x ≤ y и 0 ≤ z, онда је x ∙ z ≤ y ∙ z [<strong>са</strong>гласност поретка <strong>са</strong> множењем]<br />
Поред наведених својстава, скуп реалних бројева карактерише и следећа особина<br />
(позната као аксиома комплетности) коју ћемо овом приликом <strong>са</strong>мо навести, док<br />
ћемо јој у наредним <strong>разред</strong>има посветити посебну пажњу.<br />
аксиома комплетности<br />
Ако је S непра<strong>за</strong>н подскуп скупа реалних бројева такав да постоји реалан број<br />
од кога су мањи сви елементи скупа S, онда постоји и најмањи реалан број s<br />
такав да је x ≤ s <strong>за</strong> свако x S.<br />
70<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Б<br />
Из наведеног списка својстава изводимо све важне особине реалних бројева које<br />
се односе на основне операције и поредак. Као илустрацију, дока<strong>за</strong>ћемо неколико<br />
важних особина ослањајући се <strong>са</strong>мо на дати спи<strong>са</strong>к својстава.<br />
Нека су x, y, z произвољни реални бројеви. Тада<br />
1. x + z = y + z x = y,<br />
2. –(–x) = x,<br />
3. –(x + y) = (–x) + (–y).<br />
Доказ.<br />
(1) Претпоставимо да је x + z = y + z.<br />
Треба да докажемо (ослањајући се <strong>са</strong>мо на дати спи<strong>са</strong>к својстава) да је x = y.<br />
Из претпостављене једнакости следи и једнакост<br />
(x + z) + (–z) = (y + z) + (–z).<br />
Применом својства (А +), (И +) и (Н +) добијамо тражену једнакост.<br />
(x + z) + (–z) = (y + z) + (–z)<br />
x + (z + (–z)) = y + (z + (–z)) [применом (А +)]<br />
x + 0 = y + 0 [применом (И +)]<br />
x = y [применом (Н +)]<br />
теорема<br />
Тврђење под (1) је<br />
познато под именом<br />
<strong>за</strong>кон канцелације<br />
(скраћивања) <strong>за</strong><br />
<strong>са</strong>бирање.<br />
Примети да због<br />
(К + ) важи и<br />
z + x = z + y x = y.<br />
(2) Позивајући се на (И +), <strong>за</strong>кључујемо да важе једнакости<br />
x + (–x) = 0 и (–x) + (–(–x)) = 0.<br />
На основу (К +) из друге једнакости добијамо да је (–(–x)) + (–x) = 0, што <strong>за</strong>једно <strong>са</strong><br />
x + (–x) = 0 даје<br />
Бојом истичемо<br />
(–(–x)) + (–x) = x + (–x).<br />
примену <strong>за</strong>кона<br />
Применом тврђења дока<strong>за</strong>ног под (1) добијамо да је –(–x) = x.<br />
канцелације.<br />
(3) Према (И +) имамо да је (x + y) + (–(x + y)) = 0. Применом (К +) и (А +)<br />
добијамо и да је<br />
(x + y) + ((–x) + (–y)) = (x + (–x)) + (y + (–y)) = 0 + 0 = 0.<br />
Одавде и из претходне једнакости <strong>за</strong>кључујемо да је<br />
(x + y) + (–(x + y)) = (x + y) + ((–x) + (–y)),<br />
па применом тврђења (К +) и тврђења под (1) добијамо да је –(x + y) = (–x) + (–y). ■<br />
Приметимо да смо у доказу претходне теореме поред наведених својстава<br />
користили и познате особине једнакости:<br />
• ако је a = b, онда је и b = a;<br />
• ако је a = b и b = c, онда је и a = c;<br />
• ако је a = b и c = d, онда је и a + c = b + d.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
71
3<br />
2<br />
1 57648 9<br />
теорема<br />
Тврђење под (4) је<br />
познато под именом<br />
<strong>за</strong>кон канцелације<br />
(скраћивања) <strong>за</strong><br />
множење.<br />
Због (К ∙ ) важи и<br />
z ∙ x = z ∙ y x = y.<br />
Нека су x, y, z произвољни реални бројеви и нека је z ≠ 0. Тада<br />
4. x ∙ z = y ∙ z x = y,<br />
5. 0 ∙ x = 0,<br />
6. (–1) ∙ x = –x,<br />
7. (–x) ∙ (–y) = x ∙ y.<br />
Доказ.<br />
(4) Ако је x ∙ z = y ∙ z, онда је и (x ∙ z) ∙ z –1 = (y ∙ z) ∙ z –1 . Из последње једнакости<br />
применом (А ∙ ), (И ∙ ) и (Н ∙ ) добијамо тражену једнакост.<br />
(5) Према (Н +) и (К +) имамо да је 0 + 0 ∙ x = 0 ∙ x. Применом (Д) и (Н +) добијамо<br />
и 0 ∙ x + 0 ∙ x = (0 + 0) ∙ x = 0 ∙ x, па је<br />
0 ∙ x + 0 ∙ x = 0 + 0 ∙ x,<br />
одакле применом тврђења под (1) следи да је 0 ∙ x = 0.<br />
(6) Из (И +) следи да је x + (–x) = 0, а како су према (Н ∙ ), (Д), (И +) и (5) тачне и<br />
једнакости<br />
x + (–1) ∙ x = 1 ∙ x + (–1) ∙ x = (1 + (–1)) ∙ x = 0 ∙ x = 0,<br />
добијамо да је<br />
x + (–1) ∙ x = x + (–x),<br />
одакле применом тврђења (1) добијамо тражену једнакост.<br />
(7) (–x) ∙ (–y) = ((–1) ∙ x) ∙ ((–1) ∙ y) [према (6)]<br />
= ((–1) ∙ (–1)) ∙ (x ∙ y) [применом (А ∙ ) и (К ∙ ) више пута]<br />
= (–(–1)) ∙ (x ∙ y) [према (6)]<br />
= 1 ∙ (x ∙ y) [према (2)]<br />
= x ∙ y [према (Н ∙ )] ■<br />
теорема<br />
Важна последица<br />
тврђења (10) је да <strong>за</strong><br />
сваки реалан број x<br />
важи неједнакост<br />
x 2 ≥ 0.<br />
Нека су x и y произвољни реални бројеви. Тада<br />
8. x ≤ 0 0 ≤ –x,<br />
9. x ≤ y –y ≤ –x,<br />
10. x ≤ 0y ≤ 0 0 ≤ x ∙ y.<br />
Доказ.<br />
(8) Из x ≤ 0 применом (П +) имамо да је x + (–x) ≤ 0 + (–x), одакле применом<br />
(И +) и (Н +) добијамо тражену неједнакост.<br />
(9) Из x ≤ y применом (П +) следи да је<br />
x + ((–x) + (–y)) ≤ y + ((–x) + (–y)),<br />
одакле применом (А +), (К +), (И +) и (Н +) добијамо тражену неједнакост.<br />
72<br />
(10) Из x ≤ 0 и y ≤ 0 према (8) имамо да је 0 ≤ – x и 0 ≤ – y. Из последње две<br />
неједнакости применом (П ∙ ) следи да је<br />
0 ∙ (–y) ≤ (–x) ∙ (–y).<br />
Из ове неједнакости применом тврђења (5) и (7) добијамо тражену неједнакост. ■<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Реални бројеви<br />
Скуп рационалних бројева је <strong>за</strong>творен <strong>за</strong> <strong>са</strong>бирање, одузимање, множење и<br />
дељење, уз изузетак да дељење нулом није дефини<strong>са</strong>но:<br />
• збир два рационална броја је рационалан број, тј. ако a, b Q, онда a + b Q,<br />
• разлика два рационална броја је рационалан број, тј. ако a, b Q, онда a – b Q,<br />
• производ два рационална броја је рационалан број, тј. ако a, b Q, онда<br />
a ∙ b Q,<br />
• количник два рационална броја је рационалан број, под условом да је делилац<br />
различит од нуле, тј. ако a, b Q и b ≠ 0, онда a : b Q.<br />
Скуп ирационалних бројева није <strong>за</strong>творен ни <strong>за</strong> једну од основних операција.<br />
На пример, нека је d позитиван ирационалан број такав да је d 2 = 2. Тада је и –d<br />
такође ирационалан број и следеће једнакости потврђују претходну тврдњу:<br />
d + (–d) = 0, d – d = 0, d ∙ d = 2, d : d = 1.<br />
Пример 5.<br />
Докажимо да збир рационалног и ирационалног броја мора бити ирационалан<br />
број.<br />
Нека r Q и x I. Нека је r + x = y. Ако би број y био рационалан број, онда би<br />
рационалан био и број x, као разлика два рационална броја, x = y – r. Дакле, y мора<br />
бити ирационалан број. <br />
1.<br />
2.<br />
3.<br />
Задатак<br />
Нека је r рационалан број различит од нуле, а x је ирационалан број. Докажи<br />
ирационалност броја:<br />
а) r – x; б) rx; в) r : x; г) x : r.<br />
Задатак<br />
Докажи да је a ирационалан број, ако је:<br />
а) a = √3 + 5; б) a = 1 – √2; в) a = 2√3; г) a =<br />
Задатак<br />
1<br />
√3 – 2 .<br />
Докажи да је број<br />
1 + √2 ирационалан.<br />
4.<br />
Задатак<br />
Ако су a и b ирационални бројеви, а a + b рационалан, докажи да су бројеви a – b<br />
и a + 2b ирационални.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
73
2 57648<br />
А<br />
Често се среће и<br />
следећи <strong>за</strong>пис:<br />
x, ако је 0 < x,<br />
|x| = 0, ако је x = 0,<br />
–x, ако је x < 0.<br />
Апсолутна вредност реалног броја<br />
Апсолутна вредност реалног броја x означава се |x| и притом је<br />
|x| =<br />
x, ако је x ≥ 0,<br />
–x, ако је x < 0.<br />
Овај <strong>за</strong>пис схватамо на следећи начин: ако је x ≥ 0, онда је |x| = x, а ако је x < 0,<br />
онда је |x| = –x. Издвајамо две непосредне последице дефиниције апсолутне<br />
вредности.<br />
теорема<br />
За сваки реалан број x важи:<br />
1. |x| ≥ 0,<br />
2. |–x| = |x|.<br />
Пример 1.<br />
Одредимо скуп свих реалних бројева x таквих да је<br />
|x – 1,4| ≤ 0,6.<br />
Није тешко приметити да се дата неједнакост „раздваја” на две неједнакости у<br />
којима се апсолутна вредност не појављује:<br />
–0,6 ≤ x – 1,4 и x – 1,4 ≤ 0,6.<br />
Познатим трансформацијама ових неједнакости добијамо да је<br />
1,4 – 0,6 ≤ x и x ≤ 1,4 + 0,6,<br />
односно<br />
0,8 ≤ x ≤ 2.<br />
Прикажимо на бројевној правој добијени резултат.<br />
Слово грчког<br />
алфабета ε назива се<br />
епсилон.<br />
На датој бројевној правој једноставно се уочава геометријска интерпретација<br />
решења дате неједначине. <br />
Уопштимо <strong>за</strong>пажања до којих смо дошли у претходном примеру.<br />
Нека је a произвољан реалан број и ε произвољан позитиван број.<br />
1. Скуп свих реалних бројева x таквих да је |x – a| ≤ ε представља <strong>за</strong>творени<br />
интервал [a – ε, a + ε].<br />
2. Скуп свих реалних бројева x таквих да је |x – a| < ε представља отворени<br />
интервал (a – ε, a + ε).<br />
74<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Б<br />
За све реалне бројеве x и y важи:<br />
1. x ≤ |x| и –x ≤ |x|,<br />
2. x ≤ y –x ≤ y |x| ≤ y<br />
3. |x ∙ y| = |x| ∙ |y|,<br />
4. x y = |x| , под условом да је y ≠ 0,<br />
|y|<br />
5. |x + y| ≤ |x| + |y|,<br />
6. ||x|– |y|| ≤ |x – y| ≤ |x| + |y|.<br />
Доказ.<br />
(1) Докажимо најпре да је x ≤ |x|.<br />
1. случај. Претпоставимо да је x ≥ 0. Тада је |x| = x, па је x ≤ |x|.<br />
2. случај. Нека је x < 0. Тада је |x| = –x > 0, па је x < |x|.<br />
теорема<br />
При раду <strong>са</strong><br />
апсолутним<br />
вредностима<br />
углавном је неопходно<br />
разликовати<br />
случајеве у складу <strong>са</strong><br />
дефиницијом.<br />
Неједнакост –x ≤ |x| следи из управо дока<strong>за</strong>не неједнакости и једнакости из<br />
теореме <strong>са</strong> претходне стране: –x ≤ |–x| = |x|.<br />
(2) следи из дефиниције апсолутне вредности.<br />
Доказе тврђења под (3) и (4) остављамо као <strong>за</strong>датак.<br />
(5)<br />
1. случај. Ако је x + y ≥ 0, тада је |x + y| = x + y. Према првој неједнакости под (1)<br />
имамо да је x ≤ |x| и y ≤ |y|, одакле следи и да је x + y ≤ |x| + |y|, па је и |x + y| ≤ |x| +<br />
|y|.<br />
2. случај. Ако је x + y < 0, тада је |x + y| = –(x + y) = (–x) + (–y). Применом друге<br />
неједнакости под (1), слично као у претходном случају, доказујемо тражену<br />
неједнакост.<br />
(6) Докажимо најпре неједнакост ||x| – |y|| ≤ |x – y|. Према неједнакости под (5)<br />
имамо да је<br />
|x| = |(x – y) + y| ≤ |x – y| + |y|,<br />
као и<br />
|y| = |(y – x) + x| ≤ |y – x| + |x|.<br />
Из прве неједнакости добијамо да је |x| – |y| ≤ |x – y|, а из друге |y| – |x| ≤ |y – x|. Како<br />
је |x – y| = |y – x|, према теореми <strong>са</strong> претходне стране <strong>за</strong>кључујемо да је<br />
||x| – |y|| ≤ |x – y|.<br />
Доказ неједнакости |x – y| ≤ |x| + |y| се добија једноставном применом тврђења под<br />
(5):<br />
|x – y| = |x + (–y)| ≤ |x| + |–y| = |x| + |y|. ■<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
75
А<br />
Приближне вредности реалних бројева<br />
Пример 1.<br />
Ако је потребно да 1 килограм брашна поделимо на три дела, или да премеримо<br />
дијагоналу екрана квадратног облика странице 0,5 m, свакако нећемо узимати у<br />
обзир све децимале које нам једноставан рачун даје: трећина килограма je једнака<br />
0,3333333333333333333333 ... kg,<br />
док је дијагонала поменутог екрана једнака<br />
√2<br />
m = 0,7071067811865475244 ... m.<br />
2<br />
Какве год да су наше потребе, узећемо у обзир <strong>са</strong>мо <strong>први</strong>х неколико децимала<br />
и<strong>за</strong> <strong>за</strong>пете, док ћемо остале <strong>за</strong>немарити. У пракси се често <strong>за</strong>државају <strong>са</strong>мо оне<br />
децимале на које је осетљив мерни инструмент којим располажемо. На пример,<br />
ако поседујемо вагу такву да је 1 грам најмања ма<strong>са</strong> коју она може да измери,<br />
онда ћемо <strong>за</strong> трећину килограма узети број 0,333. Слично томе, ако је наш метар<br />
подељен на милиметре, сматраћемо да је дужина дијагонале екрана 0,707 m.<br />
Замена тачних вредности приближним вредностима уобичајен је поступак<br />
приликом практичних израчунавања.<br />
Пример 2.<br />
Дати су бројеви 1,21; 1,28; 1,425; 1,555; 1,65.<br />
За сваки од датих бројева x одредимо најближи број x' такав да су све његове<br />
цифре десно од <strong>за</strong>пете, почев од цифре стотих, једнаке нули. Тражене бројеве<br />
„читамо” директно <strong>са</strong> бројевне праве.<br />
x 1,21 1,28 1,425 1,555 1,65<br />
x' 1,2 1,3 1,4 1,6 1,6 и 1,7<br />
Поступак који смо управо спровели назива се и <strong>за</strong>округљивање бројева на једну<br />
децималу. Примећујете да није реч о простом одбацивању „нежељених” цифара.<br />
Приликом <strong>за</strong>округљивања бројева настојимо да тачну вредност броја x <strong>за</strong>менимо<br />
траженом приближном вредношћу x' тако да се ове вредности што мање<br />
разликују. <br />
1. Задатак<br />
Дати су бројеви 1,234; 1,456; 4,009; 3,677 и 4,885.<br />
За сваки од датих бројева одреди најближи број такав да су све његове цифре<br />
десно од <strong>за</strong>пете, почев од цифре хиљадитих, једнаке нули.<br />
76<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Реални бројеви<br />
На идеји коју смо изложили у претходном примеру базирана су општа правила<br />
<strong>за</strong>округљивања бројева на дати број децимала. Примети да, <strong>за</strong> разлику од прва<br />
три правила која су директне последице принципа по коме бирамо „најближи<br />
број <strong>са</strong> жељеним бројем децимала”, четврто правило је ствар договора, будући да<br />
у случајевима када се ово правило примењује можемо и<strong>за</strong>брати две приближне<br />
вредности које су у складу <strong>са</strong> поменутим принципом.<br />
ПРАВИЛА<br />
1. Ако је прва цифра коју одбацујемо 0, 1, 2, 3 или 4, цифре<br />
испред ње остају непромењене.<br />
2. Ако је прва цифра коју одбацујемо 6, 7, 8 или 9,<br />
последња цифра коју <strong>за</strong>државамо повећава се <strong>за</strong> 1<br />
(уз напомену да у случају да је последња цифра<br />
коју <strong>за</strong>државамо 9, онда се уместо ње пише 0, а<br />
претпоследња остављена цифра се повећава <strong>за</strong> 1 итд.).<br />
3. Ако је прва цифра коју одбацујемо 5 и и<strong>за</strong> ње има још<br />
цифара, онда се последња цифра коју <strong>за</strong>државамо<br />
увећава <strong>за</strong> 1 уз исту напомену као у претходном<br />
правилу.<br />
4. Ако је прва цифра коју одбацујемо 5 и и<strong>за</strong> ње нема<br />
других цифара, онда:<br />
• последња цифра коју <strong>за</strong>државамо остаје непромењена<br />
уколико је парна, односно<br />
• последњу цифру коју <strong>за</strong>државамо увећавамо <strong>за</strong> 1<br />
уколико је она непарна.<br />
ПРИМЕРИ<br />
<strong>за</strong>округљивања на<br />
две децимале<br />
3,6731 ≈ 3,67<br />
296,01279 ≈ 296,01<br />
1,98499 ≈ 1,98<br />
2,1666 ≈ 2,17<br />
72,358 ≈ 72,36<br />
12,498 ≈ 12,50<br />
8,815001 ≈ 8,82<br />
13,59567 ≈ 13,60<br />
5,5555 ≈ 5,56<br />
14,625 ≈ 14,62<br />
14,635 ≈ 14,64<br />
Замена броја x<br />
неком приближном<br />
вредношћу x' означава<br />
се x ≈ x'.<br />
Пример 3.<br />
Нека су дати бројеви a = 10,456 и b = 54,346. Производ ова два броја је<br />
a ∙ b = 568,199952 ≈ 568,20 (<strong>за</strong>округљено на две децимале). Ако бројеве a и b<br />
најпре <strong>за</strong>округлимо на две децимале, a ≈ a' = 10,46 и b ≈ b' = 54,35 па их након тога<br />
помножимо, добијамо<br />
a' ∙ b' = 568,501 ≈ 568,50 (<strong>за</strong>округљено на две децимале).<br />
Овај једноставни рачун показује да грешка приликом рачунања <strong>са</strong> приближним<br />
бројевима може да се повећава. Читава област математике бави се проблемима<br />
на које наилазимо приликом рачунања <strong>са</strong> приближним вредностима. Ми ћемо у<br />
наставку прика<strong>за</strong>ти <strong>са</strong>мо неке основне појмове и методе. <br />
2. Задатак<br />
Број 8,48251 <strong>за</strong>округли на:<br />
а) четири децимале; б) три децимале; в) две децимале; г) једну децималу.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
77
3<br />
2<br />
1 57648 9<br />
дефиниција<br />
Апсолутна вредност разлике између броја x и његове приближне вредности x',<br />
тј. број |x – x'| назива се апсолутна грешка приближног броја x'.<br />
Означавамо је Δ(x') (читај: „делта од икс прим”).<br />
Пример 4.<br />
Одредимо апсолутне грешке приближних бројева из примера 2.<br />
x 1,21 1,28 1,425 1,555 1,65<br />
x' 1,2 1,3 1,4 1,6 1,6 и 1,7<br />
Δ(x') 0,01 0,02 0,025 0,045 0,05<br />
Приметите да апсолутна грешка приближног броја добијеног <strong>за</strong>округљивањем на<br />
једну децималу никад није већа од 0,05 = 1 2 ∙ 1 10 . <br />
теорема<br />
Апсолутна грешка приближног броја добијеног <strong>за</strong>округљивањем на n<br />
децимала није већа од 1 2 ∙ 1 = 0, 0 ... 0 5.<br />
n<br />
10<br />
n пута<br />
Пример 5.<br />
Претходним тврђењем одређен је број од кога не могу бити веће апсолутне грешке<br />
приликом <strong>за</strong>кругљивања бројева на n децимала. Међутим, <strong>за</strong>округљивање бројева<br />
је <strong>са</strong>мо један од поступака којим добијамо приближне вредности.<br />
78<br />
Приликом било каквог мерења одговарајући мерни инструмент нам показује <strong>са</strong>мо<br />
приближне вредности мера (при чему нам тачне вредности остају непознате).<br />
Ипак, <strong>за</strong> сваки инструмент је позната такозвана граница апсолутне грешке,<br />
односно, број од кога сигурно нису веће апсолутне грешке добијених приближних<br />
вредности. На пример, ако су на лењиру најситнији подеоци дужине 1 mm,<br />
приликом мерења оваквим лењиром нећемо направити грешку већу од једног<br />
милиметра, што је уједно и граница апсолутне грешке мерења. Тако, ако смо<br />
овим лењиром измерили да је дужина неке дужи 72 mm и желимо да <strong>са</strong>општимо<br />
резултат што прецизније, рећи ћемо да је дужина дужи „72 mm плус минус 1 mm”<br />
и пи<strong>са</strong>ћемо 72 ± 1 mm.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Реални бројеви<br />
Број од кога нису веће апсолутне грешке приближних бројева добијених<br />
одређеним поступком назива се граница апсолутне грешке <strong>за</strong> такве<br />
приближне бројеве.<br />
дефиниција<br />
У претходном примеру смо истакли да нам мерни инструменти дају <strong>са</strong>мо<br />
приближне вредности x' стварних мера x које су нам непознате, при чему нам је<br />
позната (или се може одредити) горња граница апсолутне грешке мерења –<br />
означимо је Δ. Примећујете да је у оваквим околностима непозната и <strong>са</strong>ма<br />
апсолутна грешка и да је једино што знамо о броју x неједнакост<br />
|x – x'| ≤ Δ,<br />
односно да је (види страну 74) x' – Δ ≤ x ≤ x' + Δ.<br />
Последње две неједнакости често се <strong>за</strong>писују и у следећем облику<br />
x = x' ± Δ,<br />
при чему се каже да је број x апроксимиран бројем x' <strong>са</strong> тачношћу Δ.<br />
Апроксимација<br />
је реч латинског<br />
порекла и значи<br />
приближна вредност.<br />
Апроксимирати значи<br />
приближно одредити.<br />
Пример 6.<br />
Особа А је мерила висину зграде и <strong>са</strong>општила следећи резултат мерења:<br />
20 ± 0,5 m.<br />
Особа Б је мерила висину собе и дала следећи резултат:<br />
2,5 ± 0,5 m.<br />
Испоставило се да су обе изјаве тачне. Ипак, прво мерење сматрамо прецизнијим<br />
без обзира на то што су границе апсолутне грешке у оба случаја исте. Наиме, у<br />
првом случају измерена је већа дужина <strong>са</strong> истом тачношћу као у другом случају<br />
када је мерена мања дужина. Зато је корисно, као пока<strong>за</strong>тељ тачности мерења,<br />
посматрати такозвану границу релативне грешке приближног броја. Границa<br />
релативнe грешке првог мерења је 0,5<br />
20<br />
грешке другог мерења која износи 0,5<br />
2,5 = 0,2. <br />
= 0,025, што је мање од границе релативне<br />
Ако је приближан број x' добијен <strong>са</strong> тачношћу Δ (која представља <strong>за</strong>право<br />
границу апсолутне грешке одговарајућег мерења), онда је релативна грешка<br />
приближног броја x' једнака<br />
δ x'<br />
= Δ x' .<br />
дефиниција<br />
3. Задатак<br />
Резултати мерења масе два предмета су: 240 ± 12 kg и 250 ± 5 kg. Које мерење је<br />
прецизније? Одреди релативне грешке оба мерења.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
79
3<br />
2<br />
1 57648 9<br />
На крају, укратко ћемо опи<strong>са</strong>ти један једноставан поступак <strong>за</strong> рачунање <strong>са</strong><br />
приближним бројевима при чему су познате границе апсолутних грешака.<br />
Ако је x = x' ± Δ 1<br />
, тада знамо да је x' – Δ 1<br />
≤ x ≤ x' + Δ 1<br />
, односно знамо најмању могућу<br />
и највећу могућу вредност <strong>за</strong> x. Нека је<br />
m x<br />
= x' – Δ 1<br />
и M x<br />
= x' + Δ 1<br />
.<br />
Слично, ако је y = y' ± Δ 2<br />
, нека је m y<br />
= y' – Δ 2<br />
и M y<br />
= y' + Δ 2<br />
. У наредној табели дата је<br />
најмања и највећа могућа вредност збира, разлике, производа и количника бројева<br />
x и y.<br />
Пример 7.<br />
Израчунајмо приближну вредност изра<strong>за</strong> I = xy + 2y – x ако је x = 2,1 ± 0,01,<br />
y = 3,4 ± 0,02 и z = 0,5 ± 0,01.<br />
z + 1<br />
Израчунавање обављамо помоћу табеле која је налик претходној.<br />
најмања могућа вредност највећа могућа вредност<br />
x 2,09 2,11<br />
y 3,38 3,42<br />
z 0,49 0,51<br />
xy 7,0642 7,2162<br />
2y 6,76 6,84<br />
2y – x 4,65 4,75<br />
z + 1 1,49 1,51<br />
2y – x<br />
z + 1<br />
3,07947 3,18792<br />
I 10,14367 10,40412<br />
Дакле, I апроксимирамо бројем<br />
10,40412 – 10,14367<br />
2<br />
I најмања могућа вредност највећа могућа вредност<br />
x + y m x + y<br />
= m x<br />
+ m y<br />
M x + y<br />
= M x<br />
+ M y<br />
x – y m x – y<br />
= m x<br />
– M y<br />
M x – y<br />
= M x<br />
– m y<br />
x ∙ y m x ∙ y<br />
= m x<br />
∙ m y<br />
M x ∙ y<br />
= M x<br />
∙ M y<br />
x/y m x/y<br />
= m x<br />
/M y<br />
M x/y<br />
= M x<br />
/m y<br />
У било ком од наведених случајева, вредност I апроксимирамо аритметичком<br />
средином најмање могуће и највеће могуће вредности <strong>са</strong> тачношћу која је једнака<br />
половини дужине интервала одређеног овим крајњим вредностима.<br />
I = m I<br />
+ M I<br />
2<br />
± M I<br />
– m I<br />
.<br />
2<br />
10,14367 + 10,40412<br />
= 10,273895, <strong>са</strong> тачношћу<br />
2<br />
= 0,130225 < 0,14. <br />
80<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Степен чији је изложилац цео број<br />
А<br />
Степен реалног броја a природним бројем n (тј. n-ти степен броја a) јесте<br />
производ n чинилаца који су сви једнаки броју a.<br />
a n = a · a · ... · a<br />
n пута<br />
Ако су a и b неки реални бројеви, а n неки природан број, онда је:<br />
1) (ab) n = a n · b n ,<br />
n n<br />
⎛a<br />
a<br />
2) ⎜ ⎞ n<br />
⎝b<br />
⎠ ⎟ = , уколико је b ≠ 0.<br />
b<br />
Прва од ове две једнакости јесте директна последица комутативности и<br />
асоцијативности множења.<br />
(ab) n = ab · ab · ... · ab = a · a · ... · a · b · b · ... · b = a n · b n<br />
n пута n пута n пута<br />
Друга једнакост такође се једноставно проверава.<br />
n<br />
⎛a<br />
a a a a a a a<br />
⎜ ⎞ ⎝b<br />
⎠ ⎟ = ⋅ ⋅<br />
b b<br />
... ⋅ = ⋅⋅ ... ⋅<br />
b bb ⋅⋅...<br />
⋅ b<br />
= b<br />
n пута<br />
теорема<br />
n пута<br />
n<br />
n<br />
n пута<br />
теорема<br />
m пута m пута m · n пута<br />
n пута<br />
теорема<br />
n<br />
1<br />
=<br />
m m − n .<br />
Ако је a реалан број, а m и n природни бројеви, онда је<br />
a m · a n = a m + n и (a m ) n = a m · n .<br />
Претходне две једнакости познате су још из основне школе.<br />
a m · a n = a · ... · a · a · ... · a = a · ... · a = a m + n (a m ) n = a · ... · a · ... · a · ... · a = a · ... · a = a m · n<br />
m пута n пута m + n пута<br />
Ако је a реалан број различит од нуле, а m и n природни бројеви такви да је<br />
m > n, онда је<br />
m<br />
a m n<br />
= a<br />
− и a n<br />
a<br />
a a<br />
Ово једноставно доказујемо применом прве једнакости из претходне теореме.<br />
m n+ ( m−n)<br />
n m n<br />
a a a a<br />
m n<br />
= = ⋅ −<br />
n<br />
n<br />
n<br />
− a a a 1<br />
= a = = =<br />
n<br />
n<br />
n<br />
m n+ ( m−n)<br />
n m n m n<br />
a a a<br />
a a a ⋅<br />
− −<br />
a a<br />
Специјално, степен<br />
a 2 назива се квадрат<br />
броја a, a степен a 3 куб<br />
броја a. Ови називи<br />
потичу од добро<br />
познатих формула<br />
<strong>за</strong> израчунавање<br />
површине квадрата,<br />
односно <strong>за</strong>премине<br />
коцке.<br />
1. Задатак<br />
Дате изразе прикажи као степене броја a неким природним бројем.<br />
а) a 12<br />
3<br />
a<br />
; б) a 5 a 11<br />
<br />
; в) ( a 3 ) 4<br />
; г) (a 2 ) 3 · (a 3 ) 4 .<br />
12<br />
3 4<br />
a a a<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
81
3<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Степеновање<br />
негативним бројем<br />
Наредну дефиницију оправдавају једнакости из последње теореме, као и чињеница<br />
да је a a<br />
m<br />
m<br />
1, <strong>за</strong> сваки реалан број a различит од нуле и сваки природан број m.<br />
дефиниција<br />
За сваки реaлан број a различит од нуле, a 0 = 1.<br />
Сличним разлозима оправдано је и степеновање негативним бројевима.<br />
Размишљамо на следећи начин: ако је a ≠ 0 и m N, онда би требало да буде<br />
0 0<br />
a –m = a 0-m = a 0<br />
1<br />
.<br />
m m<br />
a a<br />
дефиниција<br />
1<br />
За сваки реaлан број a различит од нуле и сваки природан број m, a –m =<br />
a . m<br />
Претходним дефиницијама увели смо степен броја a (a ≠ 0) било којим целим<br />
бројем.<br />
0 –1 ... a 3 = a · a · a, a 2 = a · a, a 1 = a, a 0 −1 1 −2<br />
1 −3<br />
1<br />
= 1, a = , a = , a = , ...<br />
2<br />
3<br />
a a a<br />
теорема<br />
За сваки број a ≠ 0 и сваки цео број m важе једнакости: a m =<br />
1<br />
a и - m a–m =<br />
1<br />
a m .<br />
Aко је a реалан број<br />
различит од нуле, онда<br />
је његова реципрочнa<br />
вредност (тј. његов<br />
инверзни елемент у<br />
односу на множење)<br />
jeднак a –1 .<br />
82<br />
Реципрочна вредност<br />
степена a m (a ≠ 0,<br />
m Z) jeсте<br />
степен a –m .<br />
2. Задатак<br />
3<br />
⎛1<br />
Израчунај 3 –2 , 1 –4 , ⎜ ⎞ −<br />
⎝2⎠ ⎟ , (0,1) –4 , 10 –4 , (–2) –2 , (–3) –3 , (–1) –4 , (–1) –5 .<br />
Пример 1.<br />
Нека је a ≠ 0. Проверимо на конкретним примерима да ли особине степеновања<br />
природним бројевима, наведене у другој теореми на претходној страни, важе и <strong>за</strong><br />
степеновање целим бројевима.<br />
Прво проверавамо једнакост a m · a n = a m + n , <strong>за</strong> неке целе бројеве m и n.<br />
a –3 · a 2 = 1 2<br />
1<br />
3<br />
2<br />
1 3 2<br />
3<br />
3<br />
a a a<br />
⋅ = = = a<br />
− (<br />
= a<br />
− ) + , a 3 · a –2 3 1 a 1 3 2<br />
= a ⋅ = = a = a<br />
+− ( )<br />
a a<br />
a<br />
2 2<br />
a<br />
a –3 · a –2 = 1 1 1 1 1 −5 ( − 3) +− ( 2)<br />
⋅ = = = = a = a<br />
3 2 3 2 3 2 5<br />
a a a ⋅<br />
+<br />
a a a<br />
Уочавамо да једнакост важи у свим размотреним случајевима.<br />
Проверимо и једнакост (a m ) n = a m · n , <strong>за</strong> неке целе бројеве m и n.<br />
2<br />
− 3 2<br />
− 6 ( − 3)<br />
⋅ 2<br />
( a )<br />
= ⎛ a a<br />
⎝ ⎜ 1 ⎞ a ⎠ ⎟ 1 1<br />
= = = =<br />
3<br />
3 2 6<br />
( a ) a<br />
−2<br />
, ( a )<br />
− −<br />
( a ) = ⎛ a a<br />
⎝ ⎜ ⎞ 3 2 1<br />
a ⎠ ⎟ 1 1 1<br />
=<br />
⎛<br />
⎝ ⎜ ⎞ = = = =<br />
3<br />
2<br />
1 1 1<br />
3<br />
a ⎠ ⎟ 3 2 6<br />
( a ) a<br />
Видимо да одговарајуће једнакости важе. <br />
1 1<br />
= = = a = a<br />
3 2 6<br />
( a ) a<br />
3 −2<br />
−6 3⋅−<br />
( 2)<br />
6 ( −3) ⋅− ( 2)<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Реални бројеви<br />
Претходни пример нас наводи на поми<strong>са</strong>о да основна својства степеновања<br />
природним бројевима, наведена у другој теореми на страни 30, важе и <strong>за</strong><br />
степеновање целим бројевима. То потврђујe доказ нареднe теореме.<br />
Ако је a реалан број различит од нуле, а m и n цели бројеви, онда је:<br />
1) a m · a n = a m + n ;<br />
2) (a m ) n = a m · n .<br />
теорема<br />
Доказ. Обе једнакости доказујемо разликујући случајеве према томе да ли су m и<br />
n оба негативни бројеви, један позитиван а један негативан, или је један од ових<br />
бројева нула. При томе, степене <strong>са</strong> негативним изложиоцима сводимо на степене<br />
<strong>са</strong> позитивним изложиоцима и користимо одговарајуће једнакости <strong>са</strong> стране 81.<br />
Наводимо прво доказ једнакости под 1).<br />
1. случај: m < 0, n < 0. Тада је –m > 0 и –n > 0, па је<br />
m n 1 1 1 1 1 m+<br />
n<br />
a ⋅ a = ⋅ = = = = a .<br />
−m −n −m n m n m n<br />
a a a ⋅<br />
− − +− ( ) − ( + )<br />
a a a<br />
2. случај: m < 0, n > 0 или m > 0, n < 0. Претпоставимо да је m < 0, n > 0. Тада је<br />
–m > 0, па је<br />
n<br />
m n 1 n a<br />
a ⋅ a = ⋅ a = .<br />
−m<br />
−m<br />
a a<br />
Ако је n > –m, онда је према трећој теореми <strong>са</strong> стране 81<br />
n<br />
a n−− ( m)<br />
n+<br />
m<br />
= a = a .<br />
−m<br />
a<br />
Ако је n < –m, онда је према истој теореми<br />
n<br />
a 1 1 m+<br />
n<br />
= = = a .<br />
−m −m−n − ( m+<br />
n) a a a<br />
Ако је n = –m, онда је<br />
m<br />
a m · a n = a m · a –m = a m<br />
a<br />
= 1 = a0 = a m-m = a m + (–m) = a m + n .<br />
Потпуно аналогно изводи се доказ под претпоставком да је m > 0, n < 0.<br />
3. случај: m = 0 или n = 0. Претпоставимо да је m = 0. Тада је<br />
a 0 · a n = 1 · a n = a n . Такође, имамо да је a 0 + n = a n , па је тражена једнакост у овом<br />
случају дока<strong>за</strong>на.<br />
Потпуно аналогно изводи се доказ под претпоставком да је n = 0.<br />
Доказ једнакости под 2) наводимо <strong>са</strong>мо у случају да је m < 0, n < 0. Остале<br />
случајеве остављамо <strong>за</strong> вежбу.<br />
Ако је m < 0 и n < 0, онда је –m > 0 и –n > 0, па је<br />
n<br />
m n<br />
( a ) = ⎛ m<br />
n<br />
⎝ ⎜ 1 ⎞ 1 1 1 1<br />
⎟ = = = =<br />
−<br />
−<br />
a ⎠ ⎛<br />
m n ( m) ( n)<br />
m<br />
⎝ ⎜<br />
1 ⎞ 1 1 1<br />
− ⎟ − − − ⋅− ⋅<br />
a ⎠ ( a ) a a<br />
m n<br />
m⋅n<br />
= a . ■<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
83
3<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Истичемо да се количници степена исте основе (<strong>са</strong> целобројним изложиоцима)<br />
m<br />
своде на производе степена: a n<br />
a<br />
= am · a –n , па тиме једнакости из треће теореме <strong>са</strong><br />
стране 81 постају специјални случајеви једнакости a m · a n = a m + n :<br />
m<br />
a<br />
n<br />
a<br />
= am · a –n = a m + (–n) = a m-n .<br />
3. Задатак<br />
Ако је a ≠ 0, израз прикажи као степен броја a неким целим бројем:<br />
а) a 2<br />
3 a<br />
; б) a ♥2 a<br />
♥1<br />
♥1<br />
⋅ ⎛ 2<br />
a ⎞<br />
; в)<br />
2<br />
⎜<br />
−2<br />
⎟ ; г) (a –2 ) 2 · (a 3 ) –3 .<br />
a ⎝a<br />
⎠<br />
теорема<br />
Ако су a и b реални бројеви различити од нуле и n било који цео број, онда је:<br />
1) (ab) n = a n · b n ,<br />
n n<br />
⎛a<br />
a<br />
2) ⎜ ⎞ n<br />
⎝b<br />
⎠ ⎟ = .<br />
b<br />
Доказ. Једнакости под 1) и 2) тачне су ако је n природан број. Такође, једнакости<br />
очигледно важе ако је n = 0. Остаје да проверимо да ли оне важе ако је n негативан<br />
цео број. У том случају је –n > 0, па се докази своде на примену дефиниције<br />
степена негативним бројем и одговарајућих особина степеновања природним<br />
бројем.<br />
n 1 1 1 1 n n<br />
1) ( ab)<br />
= = = ⋅ = a ⋅b<br />
.<br />
−n −n −n −n −n<br />
( ab)<br />
a b a b<br />
1<br />
n n n<br />
a b b n<br />
n<br />
⎛<br />
2)<br />
b a<br />
⎜ ⎞ n<br />
n<br />
⎝b<br />
⎠ ⎟ = ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ − −<br />
a ⎠ ⎟ = = = . ■<br />
−<br />
a 1 b<br />
n<br />
a<br />
Записивање великих и<br />
малих бројева<br />
4. Задатак<br />
Ако је a ≠ 0 и b ≠ 0, трансформиши следећи израз у облик a p b q , p, q Z:<br />
♥1<br />
⎛ ♥3<br />
a ⎞<br />
ab<br />
a) ⎜<br />
♥2<br />
⎟ ; б)<br />
⎝b<br />
⎠ ( a 2 4 3 b )<br />
; в) ( ab 3 1 ) 2<br />
.<br />
3 2<br />
ab<br />
При описивању реалности често се сусрећемо <strong>са</strong> веома великим бројевима или<br />
пак веома малим. Приликом <strong>за</strong>писивања оваквих бројева погодно је користити<br />
степене броја 10 (основе бројевног система који користимо).<br />
Пример 2.<br />
Много је прегледније масу Сунца изразити у облику 1,9891 · 10 30 kg, него у облику<br />
1989100000000000000000000000000kg.<br />
Претварање једног <strong>за</strong>пи<strong>са</strong> у други илустровано је у наредној једнакости.<br />
84<br />
1989100000000000000000000000000 = 1,9891 ·<br />
30 29 28 2726252423222120191817161514131211 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
30
Реални бројеви<br />
Слично томе, масу електрона нећемо изразити у облику<br />
0,000000000000000000000000000000910938 kg,<br />
већ у облику 9,10938 · 10 –31 kg.<br />
31<br />
0,000000000000000000000000000000910938 = 9,10938 ·<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 141516171819 2021222324 25 2627 28 29 30 31<br />
У оба случаја масе смо изразили у облику a · 10 n , при чему је 1a < 10 и n Z. <br />
Записи облика<br />
a · 10 n , 1a < 10 и<br />
n Z, називају се<br />
стандардни <strong>за</strong>писи<br />
(али и научни <strong>за</strong>писи)<br />
бројева.<br />
Сваки позитиван реалан број може да се <strong>за</strong>пише у облику a · 10 n , где је<br />
1a < 10 и n Z.<br />
5. Задатак<br />
Запиши следеће важне константе у облику a · 10 n , 1a < 10 и n Z.<br />
а) Aвогадров број 602214000000000000000000 1<br />
mol ;<br />
б) гравитациона константа γ = 0,00000000006673 Nm 2<br />
.<br />
2<br />
kg<br />
Напомена.<br />
а) Мол (симбол: mol) је једна од седам СИ основних јединица. Мол је количина<br />
супстанце која <strong>са</strong>држи онолико честица (атома, молекула, јона итд.) колико има<br />
атома у тачно 12 грама угљениковог изотопа C12. Број ових атома назива се<br />
Авогадров број.<br />
б) Гравитациона константа је једна од природних константи која се појављује<br />
у Њутновом <strong>за</strong>кону гравитације. Њутнов <strong>за</strong>кон гравитације тврди да се два<br />
масивна тела привлаче силом која је сразмерна њиховим ма<strong>са</strong>ма, а обрнуто<br />
сразмерна квадрату њиховог међусобног растојања. Коефицијент сразмерности<br />
је гравитациона константа.<br />
На нивоу опште<br />
културе, познавање<br />
важних константи<br />
које се односе на<br />
реални свет и које су<br />
дате у облику a · 10 n<br />
подразумева да се зна<br />
вредност изложиоца<br />
n (такозвани ред<br />
величине константе)<br />
и приближна<br />
вредност броја a.<br />
Пример 3.<br />
Поред тога што је стандардни <strong>за</strong>пис краћи, једноставније је и рачунати <strong>са</strong> овако<br />
<strong>за</strong>пи<strong>са</strong>ним бројевима.<br />
Нека је a = 0,00000000238 и b = 112000000000. Одредимо производ a · b и количник<br />
ab. Ако најпре приметимо да је<br />
0,00000000238<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9<br />
2,38 10 9 и 112000000000<br />
једноставно добијамо<br />
a · b = 2,38 · 10 –9 · 1,12 · 10 11 = 2,38 · 1,12 · 10 11-9<br />
= 2,6656 · 10 2 = 266,56<br />
и<br />
♥9<br />
a<br />
b = 23810 , ⋅ 238 , ♥9−11 ♥20<br />
= ⋅ 10 = 2,<br />
125⋅10<br />
. <br />
11<br />
11210 , ⋅ 112 ,<br />
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1<br />
11<br />
1,12 10 ,<br />
6. Задатак<br />
Израчунај: а) 0,00010,001; б) 0,00001 · 10 000.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
85
3<br />
2<br />
1 57648 9<br />
7<br />
7 8 9 +<br />
4 5 6 −<br />
1 2 3 ×<br />
0 , ± ÷<br />
7<br />
=<br />
7 8 9 +<br />
4 5 6 −<br />
1 2 3 ×<br />
0 , ± ÷<br />
7<br />
=<br />
7 8 9 +<br />
4 5 6 −<br />
1 2 3 ×<br />
0 , ± ÷<br />
7<br />
±<br />
, 8 X y 4 =<br />
3701,5056<br />
7 8 9 +<br />
4 5 6 −<br />
1 2 3 ×<br />
0 , ± ÷<br />
X y<br />
C<br />
=<br />
, 8 X y 4 ±<br />
0,00027016<br />
X y<br />
C<br />
=<br />
, 8 X y 5 6<br />
9,063537807 49<br />
X y<br />
C<br />
=<br />
, 8 X y 1 1<br />
=<br />
1,538010748 –10<br />
X y<br />
C<br />
=<br />
7. Задатак<br />
а) Ма<strong>са</strong> Сунца је 1,9891 · 10 30 kg, а ма<strong>са</strong> Земље 5,9736 · 10 24 kg. Колико пута је ма<strong>са</strong><br />
Сунца већа од масе Земље?<br />
б) Ма<strong>са</strong> електрона је 9,10938 · 10 –31 kg, а ма<strong>са</strong> протона 1,67262 · 10 –27 kg.<br />
Колико пута је ма<strong>са</strong> протона већа од масе електрона?<br />
Пример 4.<br />
На калкулатору тастер x y нам омогућава да израчунамо вредности степена<br />
чији су изложиоци цели бројеви. Ако желимо да израчунамо 7,8 4 , најпре уносимо<br />
основу 7,8, а након тога притиснемо тастер x y и уносимо изложилац 4.<br />
Притиском на знак једнакости на екрану ће бити прика<strong>за</strong>на вредност датог<br />
степена 3701,5056.<br />
На исти начин рачунамо вредност степена чији је изложилац негативан број (види<br />
другу слику на маргини).<br />
Сваки калкулатор на екрану може прика<strong>за</strong>ти <strong>са</strong>мо одређени (фиксиран) број<br />
цифара (најчешће десет цифара, мада има и оних који приказују више). Ако<br />
желимо да израчунамо 7,8 56 , морамо имати на уму да ће <strong>за</strong>пис резултата имати<br />
велики број цифара и да највероватније калкулатор на свом екрану неће моћи да<br />
испише све цифре.<br />
На <strong>за</strong>хтев да израчунају 7,8 56 неки калкулатори ће одговорити словом E (error),<br />
што значи да не могу да обаве <strong>за</strong>дато израчунавање. Бољи калкулатори ће<br />
дати резултат у облику a · 10 n , 1a < 10, n Z. При томе, овакав <strong>за</strong>пис се<br />
на различитим калкулаторима приказује на различите начине. Резултат<br />
израчунавања 7,8 56 може бити прика<strong>за</strong>н на један од следећих начина:<br />
7,8 56 9,0635378068513013947874255450474e + 49,<br />
7,8 56 9,063537807 + 49,<br />
7,8 56 9,063537807 49 .<br />
Сви ови <strong>за</strong>писи одговарају <strong>за</strong>пису a · 10 49 , при чему је дат различит број децимала<br />
броја a (1a < 10). На пример, последњи <strong>за</strong>пис значи да је 7,8 56 9,063537807 · 10 49 .<br />
Подсећамо да поједини калкулатори <strong>за</strong>округљују последњу цифру по познатим<br />
правилима.<br />
У табели испод наводимо резултате израчунавања вредности 7,8 –11 <strong>за</strong>једно <strong>са</strong><br />
њиховим значењем.<br />
7,8 –11 1,5380107478983791856795562676068e-10 1,5380107478983791856795562676068 · 10 –10<br />
Приказ на екрану Значење прика<strong>за</strong> <strong>са</strong> екрана<br />
1,538010748-10<br />
1,538010748 · 10 –10<br />
1,538010748 –10<br />
86<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Задаци<br />
Скуп рационалних бројева<br />
1. Одреди децималне <strong>за</strong>писе разломака 7 8 , – 13<br />
6 , 67<br />
11 .<br />
2. Запиши у облику разломака бројеве 0,12; 0,105; 0,2002.<br />
А<br />
Реални бројеви<br />
3. Број 0,3121212 ... = 0,3(12) <strong>за</strong>пиши у облику p , где су p и q у<strong>за</strong>јамно прости<br />
природни бројеви.<br />
q<br />
4. Изрaчунај без употребе калкулатора:<br />
1) 3465,1 + 145,56 + 12,671; 2) 101010 – 90909;<br />
3) 166,89 – 89,9; 4) 51,4 ∙ 2,8; 5) 26,524 : 3,8;<br />
6) 12 000 000 000 000 ∙ 0,000 000 012;<br />
7) 12 000 000 000 000 : 1 200 000 000;<br />
8) 6 ∙ 2 3 – 6 2 3 ; 9) – 1 6 – – 1 3 – 7 9 – 1 + 2;<br />
10) 7 – 1,2 ∙ 2 1 3 – 1 1 2<br />
3+<br />
4, 2: 01 ,<br />
: 0,75; 11)<br />
⎛<br />
1 0 3−2 1 ; 12)<br />
⎞<br />
⎜ : , ⎟⋅<br />
⎝ 3⎠<br />
0 , 3125<br />
2 1 3 1 3<br />
3 1 : 3<br />
2 1 .<br />
2 2<br />
5. Нека је a = 0,011111 ... = 0,0(1) и b = 0,099999 ... = 0,0(9). Која од датих једнакости<br />
је тачна?<br />
(А) a + b = 0,1; (Б) a + b = 0,010101 ... = 0,(01);<br />
(В) a + b = 0,111111 ... = 0,(1); (Г) a + b = 0,101010 ... = 0,(10).<br />
6. Ако је a = 1,1363636 ... = 1,1(36) и b = 0,909090 ... = 0,(90), одреди a + b, a – b, a ∙ b и<br />
a : b.<br />
7. Наведи два броја чији су децимални <strong>за</strong>писи бесконачно периодични тако да<br />
њихов<br />
1) збир, 2) разлика, 3) производ, 4) количник<br />
има коначан децимални <strong>за</strong>пис.<br />
1 1<br />
1<br />
8. Упореди бројеве a =<br />
1<br />
1 , b = , c =<br />
.<br />
1<br />
1<br />
1<br />
2<br />
1<br />
1 1<br />
1<br />
1<br />
2<br />
1<br />
1 2<br />
Скуп реалних бројева<br />
9. 1) Речима опиши неколико бесконачних непериодичних децималних <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>.<br />
2) Одреди неколико децимала броја x таквог да је x 2 = 3, а <strong>за</strong>тим докажи да x није<br />
рационалан број.<br />
А<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
87
3<br />
2<br />
1 57648 9<br />
10. Докажи да су бројеви √5 и √7 (тј. позитивна решења једначина x 2 = 5, односно<br />
x 2 = 7) ирационални и одреди неколико децимала ових бројева.<br />
Упутство. Применити поступак опи<strong>са</strong>н у примеру 1. на страни 67 или у<br />
решењу претходног <strong>за</strong>датка.<br />
Aко прост број p<br />
дели a 2 (a ),<br />
онда p дели и a.<br />
11. Наведи примере бројева a и b који потврђују тачност датих иска<strong>за</strong>.<br />
1) Постоје рационални бројеви a и b такви да је a + b природан број.<br />
2) Постоје ирационални бројеви a и b такви да је a ∙ b негативан цео број.<br />
3) Постојe рационалан број a и ирационалан број b такви да је a ∙ b рационалан<br />
број.<br />
12. Докажи да су бројеви √6 и √10 ирационални.<br />
13. Докажи да је <strong>за</strong> сваки прост број p, број √p ирационалан.<br />
14. Докажи да су бројеви<br />
1) 2 – √2; 2) 3 ∙ √7; 3) √2 + √3<br />
ирационални.<br />
15. Да ли постоје бројеви a, b, c, d такви да је:<br />
a + b > 0, b + c > 0, c + d > 0, a + b + c < 0, b + c + d < 0?<br />
Образложи одговор.<br />
(4) Често се каже да је<br />
неједнакост x + y ≤ a + b<br />
добијена „<strong>са</strong>бирањем”<br />
неједнакости<br />
x ≤ a и y ≤ b.<br />
Из еквиваленција (6),<br />
(7) и (8) изводимо<br />
једноставне и важне<br />
последице:<br />
а) x ∙ y ≠ 0 x ≠ 0y ≠ 0;<br />
б) x ≠ 0 x 2 > 0;<br />
в) x 2 + y 2 ≠ 0 x ≠ 0y ≠ 0.<br />
16. Нађи примере бројева a, b, c <strong>за</strong> које је:<br />
1) (a + b) 2 ≠ a 2 + b 2 ; 2) a + c<br />
b + c ≠ a b .<br />
17. Које су од следећих импликација, односно еквиваленција, тачне <strong>за</strong> све бројеве<br />
x, y, a, b?<br />
1) x ≤ ay ≤ b x + y ≤ a + b; 2) x > ay ≥ b x + y > a + b;<br />
3) x > ay > b x ∙ y > a ∙ b; 4) x < yy ≤ b x < b;<br />
5) x > y x 2 > y 2 ; 6) x ∙ a < y ∙ a x < y;<br />
7) x > 0 x 2 > 0; 8) x < ay < b x – y < a – b.<br />
За формуле које нису тачне, наведи одговарајуће примере бројева.<br />
18. Применом својстава датих на страни 70 и њихових последица које су дока<strong>за</strong>не<br />
на странама 71 – 72, докажи тврђења:<br />
1) x ≤ y 0 ≤ y – x; 2) x ≤ y x – y ≤ 0.<br />
3) x < y x + z < y + z; 4) x ≤ ay ≤ b x + y ≤ a + b;<br />
5) x < ay ≤ b x + y < a + b; 6) x ∙ y = 0 x = 0y = 0 ;<br />
7) x 2 = 0 x = 0; 8) x 2 + y 2 = 0 x = 0y = 0 .<br />
19. Ако је y ≠ 0 и y' ≠ 0, докажи једнакости:<br />
1) 1 y ∙ 1 y' = 1<br />
y ∙ y' (или y –1 ∙ y' –1 = (y ∙ y') –1 );<br />
2) x y ∙ x'<br />
y' = x ∙ x'<br />
y ∙ y' ;<br />
3) x y + x'<br />
y'<br />
x ∙ y' + x' ∙ y<br />
= .<br />
yy'<br />
88<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Реални бројеви<br />
Апсолутна вредност реалног броја<br />
20. Реши неједначине: 1) |x – 2,5| < 0,1; 2) |x + 1,6| ≤ 0,04.<br />
21. Реши неједначине: 1) |x| ≥ 2; 2) |x – 1| > 2.<br />
22. Да ли је <strong>за</strong> све реалне бројеве a и b тачнa неједнакост<br />
1) |a – b| ≤ |a| – |b|; 2) |a – b| ≥ |a| – |b|?<br />
Ако неједнакост није тачна <strong>за</strong> све бројеве, нађи бројеве <strong>за</strong> које она не важи.<br />
У супротном, докажи да је тачна <strong>за</strong> све реалне бројеве.<br />
Апсолутна вредност броја<br />
се понекада дефинише<br />
и <strong>са</strong> |x| = max {x, –x}, при<br />
чему је<br />
a, ако је a ≥ b<br />
max {a, b} =<br />
b, ако је a < b.<br />
Приближне вредности реалних бројева<br />
23. Заокругли број a = 12,0854743 на<br />
1) једну; 2) две; 3) три<br />
децимале и одреди апсолутне грешке.<br />
24. Израчунај приближну вредност изра<strong>за</strong><br />
1) I = (x + y) ∙ z ако је x = 10,71 ± 0,25, y = 13 ± 0,01 и z = 2,5 ± 0,1;<br />
2) I = x ∙ y – 2z ако је x = 24,6 ± 0,2, y = 10,3 ± 0,1 и z = 2,87 ± 0,01;<br />
3) I = x – y ако је x = 41,23 ± 0,02, y = 32,14 ± 0,04 и z = 2 ± 0,01.<br />
z – 0,2<br />
У сваком од случајева процени начињену грешку.<br />
А<br />
У практичним израчунавањима често се користе и формуле <strong>за</strong> приближно<br />
израчунавање вредности неких величина. Овакве формуле углавном се употребљавају<br />
као <strong>за</strong>мене <strong>за</strong> тачне формуле које су компликоване, а понекада и у недостатку тачних<br />
формула. Тако, на пример, Архимед је предлагао да се површина круга полупречника r<br />
рачуна по формули P ≈ 22 7 ∙ r2 (сматрајући да је апроксимација броја π бројем<br />
22<br />
= 3,(142857) = 3,142857142857... <strong>са</strong>свим <strong>за</strong>довољавајућа у практичним применама).<br />
7<br />
Иако би уз сваку формулу <strong>за</strong> приближно израчунавање морала да буде наведена<br />
граница грешке, то се често не чини, али се подразумева да је грешка мала <strong>за</strong> контекст<br />
у коме се предлаже примена формуле.<br />
25. Чувени средњовековни научник Кеплер дао је (око 1600. године) формулу <strong>за</strong><br />
приближно израчунавање <strong>за</strong>премине бурета (уобичајеног облика) на основу<br />
димензија датих на слици. Формула je:<br />
V ≈ πh<br />
12 (2D2 + d 2 ).<br />
Одреди приближну целобројну вредност <strong>за</strong>премине бурета у дециметрима<br />
кубним ако је h = 80 cm, D = 65 cm и d = 50 cm.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
89
3<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Б<br />
Неједнакостима у <strong>за</strong>датку<br />
26. <strong>за</strong>право је процењена<br />
грешка приликом<br />
приближних израчунавања<br />
по формулама<br />
x + y ≈ x' + y',<br />
x – y ≈ x' – y',<br />
x ∙ y ≈ x' ∙ y' и x y ≈ x'<br />
y' , при<br />
чему је x = x' ± Δ 1<br />
и y = y' ± Δ 2<br />
.<br />
26. Ако је x = x' ± Δ 1<br />
и y = y' ± Δ 2<br />
, докажи да је<br />
1) |(x + y) – (x' + y')| ≤ Δ 1<br />
+ Δ 2<br />
;<br />
2) |(x – y) – (x' – y')| ≤ Δ 1<br />
+ Δ 2<br />
;<br />
3) |xy – x'y'| ≤ |x'| Δ 2<br />
+ |y'| Δ 1<br />
+ Δ 1<br />
Δ 2<br />
;<br />
4) x y – x' ≤ |x'| Δ 2<br />
+ |y'| Δ 1<br />
y' |y'| ∙ ||y'| – Δ 2<br />
| под условима да је y' ≠ 0 и Δ < |y'|.<br />
2<br />
Упутство. Примени неједнакости (5) и (6) дока<strong>за</strong>не на страни 75.<br />
27. Ако је x = 4,105 ± 0,001 и y = 0,624 ± 0,001, израчунај збир, разлику, производ<br />
и количник користећи формуле из претходног <strong>за</strong>датка и процени<br />
одговарајуће грешке.<br />
Степен чији је изложилац цео број<br />
А<br />
28. Израчунај без употребе калкулатора:<br />
5 4<br />
14 10<br />
1) ; 2) ( ♥0, 8)<br />
6 1 3<br />
3<br />
⋅ ⎛ 4 6<br />
35 2<br />
⎝ ⎜<br />
⎞<br />
⎟<br />
4 ⎠<br />
; 3) ( ♥3) ⋅ ( ♥2) − ( ♥2)<br />
5<br />
4 ⋅10<br />
13 12<br />
.<br />
3<br />
29. Поређај бројеве ⎛ 3⎞<br />
⎜−<br />
⎟ , ⎛ 2⎞<br />
⎜−<br />
⎟ , 0,8 3 , (0,2) 2 у растући низ.<br />
⎝ 5⎠<br />
⎝ 5⎠<br />
2<br />
30. Шта је веће:<br />
1) 2 300 или 3 200 ; 2) 54 4 или 3 16 ; 3) 0,4 4 или 0,8 3 ?<br />
31. Поређај бројеве<br />
1) 7 3 , 7 3 , (7) 3 , (7) 3 ; 2) 0,7 3 , 0,7 3 , (0,7) 3 , (0,7) 3<br />
у растући низ.<br />
32. Запиши у облику a10 n , 1a10, n Z, број:<br />
1) 7302000; 2) 17000000; 3) 0,00012; 4) 0,00000002.<br />
33. Запиши у децималном <strong>за</strong>пису:<br />
1) 2,1310 5 ; 2) 5,110 4 ; 3) 2,0110 3 ; 4) 2,0110 3 .<br />
34. Израчунај и резултат прикажи у облику a10 n , 1a10, n Z:<br />
1) 0,000210,0003; 2) 1020001700000; 3) 832000000,00005;<br />
4) 0,000011000000; 5) 111000015000; 6) 1110000,00015;<br />
7) 0,00011115000; 8) 0,0001110,0015.<br />
90<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
УВОД У ГЕОМЕТРИЈУ<br />
Тачке, праве и равни. Односи припадања (92)<br />
А Односи припадања између тачака, правих и равни (92)<br />
Б Последице аксиоме припадања (96)<br />
Паралелност (98)<br />
А Паралелност правих; аксиома паралелности (98)<br />
Б Последице аксиоме паралелности (99)<br />
Распоред тачака. Дуж, полуправа и полураван (100)<br />
А Распоред тачака; дуж, полуправа, полураван (100)<br />
Б Пашова теорема (103)<br />
Важне геометријске фигуре. Угао и многоугао (104)<br />
А Конвексне и неконвексне фигуре; угао и многоугао (104)<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
A<br />
Тачке, праве и равни. Односи припадања<br />
Простор <strong>за</strong>мишљамо као скуп. Његове елементе називамо тачкама. Основне<br />
врсте подскупова (делова) простора су праве и равни. Наравно, и праве и равни<br />
су скупови тачака.<br />
Тачке, праве и равни називамо основним геометријским објектима.<br />
ГРЧКИ АЛФАБЕТ<br />
α (алфа)<br />
β (бета)<br />
γ (гама)<br />
δ (делта)<br />
ε (епсилон)<br />
ζ (зета)<br />
η (ета)<br />
θ (тета)<br />
ι (јота)<br />
κ (капа)<br />
λ (ламбда)<br />
μ (ми)<br />
ν (ни)<br />
ξ (кси)<br />
ο (омикрон)<br />
π (пи)<br />
ρ (ро)<br />
σ (сигма)<br />
τ (тау)<br />
υ (ипсилон)<br />
φ (фи)<br />
χ (хи)<br />
ψ (пси)<br />
ω (омега)<br />
Тачке означавамо великим словима латинице <strong>са</strong> или без индек<strong>са</strong><br />
A, B, C, D, ..., A 1<br />
, B 1<br />
, ..., A 2<br />
, B 2<br />
, ...<br />
Праве означавамо малим словима латинице a, b, c, d, ..., a 1<br />
, b 1<br />
, ...,<br />
а равни малим грчким словима α, β, γ, δ, ...<br />
Будући да су и праве и равни<br />
скупови, основне концепте<br />
теорије скупова преносимо и<br />
у геометрију. Тако, на слици<br />
десно уочавамо да важе следеће<br />
формуле:<br />
A b,<br />
A α,<br />
c γ,<br />
a γ = {T},<br />
α γ = p,<br />
S β,<br />
b α,<br />
...<br />
1.<br />
На основу слике горе утврди које су формуле тачне:<br />
1) P α γ; 2) a b = {S}, 3) a β = {B}; 4) β γ = {Q};<br />
5) c α ≠ c β ≠ ; 6) C cC γ; 7) P pp γ P γ;<br />
8) C cc γ C γ; 9) B 1<br />
a β B a β; 10) a c = a γ = .<br />
2.<br />
Задатак<br />
Задатак<br />
На основу слике горе наведи још неке формуле које су тачне.<br />
Постоје и неке специфичности када је реч о скуповима у<br />
геометрији. На пример, <strong>за</strong> праву c која је подскуп равни γ,<br />
c γ, кажемо да припада равни, иако је, строго говорећи,<br />
употреба речи „припада” у овом случају погрешна. Такође,<br />
каже се и да γ <strong>са</strong>држи c, као и да права c лежи у равни γ.<br />
92<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Увод у геометрију<br />
Нису праве и равни једини подскупови<br />
простора. На слици десно прика<strong>за</strong>ни су<br />
неки подскупови који нису ни праве ни<br />
равни.<br />
Како из мноштва подскупова простора<br />
прецизно опи<strong>са</strong>ти праве и равни?<br />
Покушајте речима да опишете по чему се<br />
разликују праве и равни од прика<strong>за</strong>них<br />
подскупова и видећете да то није<br />
једноставно, и поред тога што нам се<br />
чини да имамо јасну представу о томе<br />
какав скуп тачака је права, a какав скуп<br />
тачака је раван.<br />
У наставку ћемо строго прецизирати особине основних геометријских објеката<br />
на које ћемо се даље ослањати. Те особине називамо аксиомама – полазним<br />
претпоставкама. Пре него што почнемо навођење аксиома, истичемо да се<br />
аксиоме углавном не односе <strong>са</strong>мо на једну врсту објекта не<strong>за</strong>висно од осталих, већ<br />
на њихове међусобне односе. На тај начин се поред основних објеката разматрају<br />
и основни односи међу њима.<br />
Аксиома је реч грчког<br />
порекла и значи<br />
основно начело,<br />
очигледна истина.<br />
Пошто простор <strong>за</strong>мишљамо као скуп, природно је да „бити елемент”, а тиме и<br />
„бити подскуп”, спадају у основне односе међу уведеним основним објектима.<br />
Навешћемо шест аксиома које се односе на припадање.<br />
Прва аксиома (полазна претпоставка) подржава уверење да свака права <strong>са</strong>држи<br />
бесконачно много тачака, али јој и не припада бесконачно много тачака. Друга то<br />
исто тврди <strong>за</strong> било коју раван.<br />
На свакој правој можемо и<strong>за</strong>брати произвољно много међусобно различитих<br />
тачака. За сваку праву можемо и<strong>за</strong>брати произвољно много тачака које јој не<br />
припадају.<br />
аксиома (П)<br />
У свакој равни можемо и<strong>за</strong>брати произвољно много међусобно различитих<br />
тачака. Такође, <strong>за</strong> сваку раван можемо и<strong>за</strong>брати произвољно много тачака које<br />
јој не припадају.<br />
аксиома (Р)<br />
На наредним странама систематизоване су основне дефиниције и преостале<br />
аксиоме које се односе на припадање.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
93
4<br />
2<br />
1 57648 9<br />
колинеарне тачке<br />
тачке и праве<br />
неколинеарне тачке<br />
аксиома (ТП)<br />
За сваке две различите тачке<br />
постоји тачно једна права<br />
која их <strong>са</strong>држи.<br />
Праву одређену тачкама<br />
A и B означавамо p(A, B).<br />
За три и више тачака каже се да су:<br />
• колинеарне, ако припадају једној<br />
правој, односно<br />
• неколинеарне, ако не постоји права<br />
која их <strong>са</strong>држи.<br />
компланарне тачке<br />
тачке и равни<br />
некомпланарне тачке<br />
аксиома (ТР)<br />
Три неколинеарне тачке одређују<br />
тачно једну раван.<br />
Раван одређену<br />
неколинеарним тачкама<br />
A, B, C означавамо<br />
ρ(A, B, C).<br />
За четири и више тачака кажемо да су:<br />
• компланарне, ако припадају једној<br />
равни, односно<br />
• некомпланарне, ако не постоји раван<br />
која их <strong>са</strong>држи.<br />
праве и равни<br />
аксиома (ПР)<br />
Ако права и раван имају<br />
више од једне <strong>за</strong>једничке<br />
тачке, тада се права<br />
налази у тој равни.<br />
Ако права и раван<br />
имају једну <strong>за</strong>једничку<br />
тачку, кажемо да права<br />
продире раван.<br />
Ако права и раван немају<br />
<strong>за</strong>једничких тачака,<br />
кажемо да су паралелне.<br />
94<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Увод у геометрију<br />
две равни<br />
Ако две равни немају <strong>за</strong>једничких<br />
тачака, онда кажемо да су те две<br />
равни паралелне.<br />
Ако две различите равни имају<br />
<strong>за</strong>једничких тачака, онда је пресек<br />
те две равни права.<br />
аксиома (РР)<br />
две праве<br />
Ако две праве немају<br />
<strong>за</strong>једничких тачака и<br />
припадају истој равни,<br />
кажемо да су паралелне.<br />
Ако две праве немају<br />
<strong>за</strong>једничких тачака и не<br />
припадају истој равни,<br />
кажемо да су мимоилазне.<br />
Две различите праве<br />
могу имати највише<br />
једну <strong>за</strong>једничку тачку.<br />
теорема (последица ТП)<br />
одређеност равни<br />
Аксиома (ТР).<br />
Три неколинеарне<br />
тачке одређују<br />
тачно једну раван.<br />
Права и тачка која јој<br />
не припада одређују<br />
тачно једну раван.<br />
Две различите праве<br />
које се секу одређују<br />
тачно једну раван.<br />
Две паралелне праве<br />
одређују тачно једну<br />
раван.<br />
три важне теореме<br />
Приметите да смо аксиоме именовали почетним словима објеката о којима<br />
говоре.<br />
Поред аксиома, навели смо и дефиниције неколико важних појмова (истакнутих<br />
масним словима).<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
95
Б<br />
Последице аксиоме<br />
припадања<br />
У доказима се поред<br />
уведених претпоставки<br />
смемо једино ослањати на<br />
логичке <strong>за</strong>коне, аксиоме и<br />
већ дока<strong>за</strong>не теореме.<br />
Наслов наставка могао би да буде и геометрија<br />
и логика, <strong>за</strong>то што је логичко <strong>за</strong>кључивање, то<br />
јест доказивање једино исправно утврђивање<br />
својстава геометријских објеката.<br />
Докажимо најпре теореме наведене на страни 95.<br />
теорема<br />
Две различите праве или немају <strong>за</strong>једничких тачака или<br />
имају <strong>са</strong>мо једну <strong>за</strong>једничку тачку.<br />
Теорему можемо<br />
формули<strong>са</strong>ти и овако:<br />
ако две различите тачке P<br />
и Q припадају правој a и<br />
правој b, онда је a = b.<br />
Доказ. Ако преформулишемо теорему, биће јасније <strong>за</strong>што је она тачна. Наиме,<br />
теорема тврди да две различите праве не могу имати две различите <strong>за</strong>једничке<br />
тачке.<br />
Заиста, ако претпоставимо супротно од онога што теорема тврди, то јест да<br />
неке две различите праве a и b имају две <strong>за</strong>једничке тачке, рецимо P и Q, при<br />
чему је P ≠ Q, према аксиоми (ТП) <strong>за</strong>кључујемо да је a = b, што је супротно<br />
претпоставци да су праве различите. ■<br />
3.<br />
Задатак<br />
1) Које од следећих тврђења је тачно? Образложи одговоре.<br />
а) Ако све три неколинеарне тачке A, B, C припадају равни α и равни β, онда је<br />
α = β.<br />
б) За сваке три међусобно различите тачке постоје бар две различите равни које<br />
их <strong>са</strong>држе.<br />
2) По угледу на доказ претходне теореме, од претходна два тврђења докажи оно<br />
које је тачно.<br />
Упутство: искористи аксиому (ТР).<br />
4.<br />
Задатак<br />
1) Зашто је следеће тврђење тачно: „Ако права a не припада равни α, онда или<br />
а и α немају <strong>за</strong>једничких тачака или a и α имају <strong>са</strong>мо једну <strong>за</strong>једничку тачку”?<br />
Образложи одговор детаљно.<br />
2) По угледу на доказ претходне теореме докажи теорему формули<strong>са</strong>ну под 1).<br />
Упутство: искористи аксиому (ПР).<br />
96<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Увод у геометрију<br />
Ако тачка A не припада правој a,<br />
онда постоји јединствена раван која <strong>са</strong>држи тачку A и праву a.<br />
теорема<br />
Идеја дока<strong>за</strong>. Приметимо најпре да је теорема формули<strong>са</strong>на у облику<br />
импликације „ако ~~~, онда – – – ”. Дакле, под претпоставком да тачка A не<br />
припада правој a, треба дока<strong>за</strong>ти:<br />
1) да постоји раван која <strong>са</strong>држи тачку A и праву a, као и<br />
2) да је таква раван јединствена, то јест да не постоје две равни <strong>са</strong> овом особином.<br />
Како дока<strong>за</strong>ти тврдњу под 1?<br />
Позваћемо се на аксиому (ТР) јер је то једина аксиома која тврди да постоји<br />
некаква раван под одговарајућим претпоставкама. Да бисмо ову аксиому<br />
искористили, неопходно је одредити три неколинеарне тачке које ће нам<br />
дефини<strong>са</strong>ти жељену раван. Једну тачку имамо – то је тачка A. Друге две ћемо<br />
произвољно и<strong>за</strong>брати <strong>са</strong> праве a.<br />
Како дока<strong>за</strong>ти тврдњу под 2?<br />
Претпоставићемо да постоји још једна раван која <strong>за</strong>довољава полазне<br />
претпоставке.<br />
Доказ. Нека је дата тачка A и права a која не <strong>са</strong>држи A.<br />
1) Докажимо најпре да постоји раван која <strong>са</strong>држи тачку A и<br />
праву a.<br />
Према аксиоми (П), на правој a бирамо две различите тачке<br />
P и Q. Тада су тачке A, P и Q неколинеарне јер A a.<br />
Према аксиоми (ТР), ове три тачке одређују јединствену<br />
раван. Означимо ову раван <strong>са</strong> α.<br />
Очигледно, A α. Такође, a α, јер α <strong>са</strong>држи P и Q, то јест две<br />
различите тачке праве a, па према аксиоми (ПР) α <strong>са</strong>држи и<br />
праву a. Дакле, постоји раван која <strong>са</strong>држи тачку A и праву a.<br />
Теорема.<br />
Ако ~~~, онда – – – .<br />
Директан доказ.<br />
Претпоставимо ~~~.<br />
...<br />
Дакле, тачно је – – – .<br />
Индиректан доказ.<br />
Претпоставимо ~~~.<br />
Претпоставимо и<br />
да није тачно – – – .<br />
...<br />
Контрадикција.<br />
2) Претпоставимо да је и β раван која <strong>са</strong>држи тачку A и праву a. Из a β<br />
<strong>за</strong>кључујемо да β <strong>са</strong>држи све тачке праве a, па специјално и тачке P и Q. Како је и<br />
A β, следи да је β раван која <strong>са</strong>држи неколинеарне тачке A, P и Q. Позивањем на<br />
аксиому (ТР) <strong>за</strong>кључујемо да је α = β. ■<br />
5. Задатак<br />
Докажи да <strong>за</strong> сваке две праве које се секу постоји јединствена раван која их<br />
<strong>са</strong>држи.<br />
Упутство. И<strong>за</strong>бери две различите праве које се секу и на свакој од њих по једну<br />
тачку различиту од тачке пресека.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
97
A<br />
Паралелност<br />
Паралелност је однос између две равни, праве и равни, и две праве.<br />
дефиниција<br />
Равни су паралелне уколико немају <strong>за</strong>једничких<br />
тачака. Права и раван су паралелне уколико немају<br />
ниједну <strong>за</strong>једничку тачку. Ако две праве у простору<br />
немају <strong>за</strong>једничких тачака, онда су оне<br />
• паралелне уколико постоји раван којој обе<br />
припадају,<br />
• мимоилазне уколико не постоји раван којој обе<br />
припадају.<br />
Ослањајући се на интуицију, знамо да <strong>за</strong> неку тачку A ван<br />
праве p постоји бесконачно много правих које <strong>са</strong>држе A<br />
и секу p. Такође, постоји бесконачно много правих које<br />
<strong>са</strong>држе A и мимоилазне су <strong>са</strong> p. Колико има правих које<br />
<strong>са</strong>држе A и паралелне су <strong>са</strong> p?<br />
аксиома паралелности<br />
За сваку праву p и тачку A која јој не припада постоји јединствена<br />
права q која је <strong>са</strong>држи и паралелна је <strong>са</strong> правом p.<br />
p<br />
a<br />
Ако A p, није тешко <strong>за</strong>кључити да права која <strong>са</strong>држи A и паралелна је <strong>са</strong> p<br />
припада равни α коју одређују A и p.<br />
Све друге праве равни α које <strong>са</strong>држе A секу праву p. Све друге праве које нису у<br />
равни α и <strong>са</strong>држе тачку A мимоилазне су <strong>са</strong> p.<br />
теорема о<br />
симетричности и<br />
транзитивности<br />
паралелности<br />
Нека су p, q и r различите праве. Ако је p || q, онда је и q || p.<br />
Ако је p || q и q || r, онда је и p || r.<br />
Нека су α, β и γ различите равни. Ако је α || β, онда је и β || α.<br />
Ако је α || β и β || γ, онда је α || γ.<br />
Релација паралелности међу правама је:<br />
• симетрична (јер из p || q следи q || p ако су p и q различите праве), и<br />
• транзитивна (из p || q и q || r следи p || r ако су p, q и r различите праве).<br />
Ипак, није релација еквиваленције јер није рефлексивна. Да би се надоместио овај<br />
недостатак, дефиниција паралелности правих често се модификује и додаје се<br />
„свака права је паралелна <strong>са</strong> <strong>са</strong>мом собом”, то јест <strong>за</strong> сваку праву a важи a || a.<br />
98<br />
Аналогно се проширује дефиниција паралелности између праве и равни додатком:<br />
• свака права која припада некој равни паралелна је тој равни,<br />
односно између две равни додатком:<br />
• свака раван је паралелна <strong>са</strong> <strong>са</strong>мом собом.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Б<br />
Нека су a, b и t три међусобно различите праве једне равни.<br />
Ако је a || b и t сече праву a, онда t сече и праву b.<br />
Последице аксиоме<br />
паралелности<br />
теорема<br />
Доказ.<br />
Претпоставке:<br />
праве a, b и t припадају истој равни;<br />
a || b и t сече праву a.<br />
Нека је t a = {A}.<br />
Треба дока<strong>за</strong>ти: t сече праву b.<br />
Приметимо најпре да A b, јер праве a и b немају <strong>за</strong>једничких тачака.<br />
Према теореми коју смо дока<strong>за</strong>ли на страни 96 (и поновили је на маргини) праве t<br />
и b се секу или су паралелне.<br />
Ако би било t || b, онда би праве a и t биле две различите праве које <strong>са</strong>држе тачку<br />
A (A b) и које су паралелне <strong>са</strong> b, што није могуће према аксиоми паралелности.<br />
Дакле, праве t и b се секу. ■<br />
Нека су a, b и c три међусобно различите праве једне равни.<br />
Ако је a || b и b || c, онда је a || c.<br />
Теорема.<br />
Две различите праве<br />
или немају <strong>за</strong>једничких<br />
тачака или имају <strong>са</strong>мо<br />
једну <strong>за</strong>једничку тачку.<br />
теорема<br />
Оптичка варка<br />
Доказ.<br />
Претпоставке:<br />
праве a, b и c су три међусобно различите праве једне равни;<br />
a || b и b || c.<br />
Треба дока<strong>за</strong>ти: a || c.<br />
Позивајући се на исту теорему као у доказу претходне теореме, <strong>за</strong>кључујемо да се<br />
праве a и c секу или су паралелне.<br />
Праве a и c не могу да се секу, јер би то било у супротности <strong>са</strong> аксиомом<br />
паралелности. Наиме, ако би било a c = {P}, најпре бисмо имали да P b<br />
(Зашто?) и постојале би две различите праве које <strong>са</strong>држе P (P a, P c) и које су<br />
паралелне <strong>са</strong> b (a || b, b || c).<br />
Дакле, a || c. ■<br />
1. Задатак Теорема (страна 95).<br />
Нека су дате различите праве a и b које се секу. Докажи да свака права c која За сваке две праве које се<br />
припада равни одређеној правама a и b сече бар једну од ове две праве.<br />
секу постоји јединствена<br />
Упутство. Претпостави да права c не сече ни a ни b.<br />
раван која их<br />
<strong>са</strong>држи.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
99
A<br />
Распоред тачака. Дуж, полуправа и полураван<br />
Поред одно<strong>са</strong> припадања, који је важан <strong>за</strong> све скупове, па специјално и <strong>за</strong> ове<br />
које управо разматрамо, постоје и односи специфични <strong>са</strong>мо <strong>за</strong> геометрију.<br />
Један од њих је однос „између”, који говори о распореду тачака на једној правој.<br />
Прецизније, реч је о односу у коме се могу наћи три међусобно различите<br />
колинеарне тачке.<br />
Ако је тачка B између тачака A и C,<br />
пишемо A – B – C или C – B – A.<br />
аксиома (и1)<br />
За три међусобно различите колинеарне тачке A, B и C, <strong>са</strong>мо једна од ових<br />
тачака је између преостале две, то јест или је A – B – C, или је B – C – A или је<br />
C – A – B, и не могу истовремено да важе сва три нити нека два од ових одно<strong>са</strong>.<br />
Ако је A – B – C, онда су<br />
A, B, C три међусобно<br />
различите тачке.<br />
Наредна аксиома подржава нашу интуицију и тврди<br />
да се између било које две различите тачке неке праве<br />
може пронаћи нова тачка те праве, то јест да је права<br />
„густо попуњена” тачкама, као и да се, грубо речено,<br />
права неограничено пружа <strong>са</strong> обе стране.<br />
аксиома (и2)<br />
За сваке две различите тачке A и B постоји тачка S која је између њих, A – S – B,<br />
<strong>за</strong>тим постоји тачка D таква да је A – B – D, као и тачка L таква да је L – A – B.<br />
Релација „између” омогућава да се дефинишу важне врсте геометријских објеката<br />
као што су дуж и полуправа.<br />
дефиниција<br />
Две различите тачке A и B <strong>за</strong>једно <strong>са</strong> свим тачкама које се налазе између<br />
њих (то јест <strong>са</strong> свим тачкама X таквим да је A – X – B) образују скуп тачака<br />
који се назива дуж и који се обележава AB или BA.<br />
Тачке A и B називају се крајеви дужи AB.<br />
Директно из дефиниције дужи <strong>за</strong>кључујемо да је тачно следеће тврђење.<br />
теорема<br />
Ако различите тачке A и B припадају правој p, онда је AB p.<br />
1. Задатак<br />
Нека су A, B, C три колинеарне тачке такве да је A – B – C. Одреди:<br />
1) AC BC; 2) AC BC; 3) AB BC; 4) AB BC.<br />
100<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Увод у геометрију<br />
Нека је a произвољна права и A тачка која јој припада.<br />
Полуправа<br />
Две тачке B и C праве a су <strong>са</strong> исте стране тачке A<br />
ако A није између тачака B и C, то јест ако је<br />
A – C – B или A – B – C.<br />
<strong>са</strong> различитих<br />
страна тачке A<br />
Тачке P и Q праве a су <strong>са</strong> различитих страна<br />
тачке A ако је A између њих, то јест ако је<br />
P – A – Q.<br />
За већи број тачака праве a кажемо да су <strong>са</strong> исте<br />
стране тачке A уколико су било које две од њих<br />
<strong>са</strong> исте стране тачке A.<br />
<strong>са</strong> исте стране<br />
тачке A<br />
<strong>са</strong> исте стране<br />
тачке A<br />
Нека је a произвољна права и A тачка која јој припада. Скуп тачака који<br />
чине тачка A, као и све тачке праве a које су <strong>са</strong> исте стране тачке A назива се<br />
полуправа. Тачка A се назива почетак или теме те полуправе.<br />
дефиниција<br />
Свака права a је неком својом тачком A подељена на две полуправе којима је<br />
<strong>за</strong>једничка тачка <strong>са</strong>мо тачка A. Било које две тачке праве a које су различите<br />
од A и које припадају истој полуправој <strong>са</strong> исте су стране тачке A. Било које две<br />
тачке праве a које су различите од A и које не припадају истој полуправој <strong>са</strong><br />
различитих су страна тачке A.<br />
аксиома о полуправама<br />
полуправа Ap<br />
полуправа Ac<br />
Полуправа је потпуно одређена неком<br />
правом, тачком на њој и избором<br />
једног од делова на које је уочена права<br />
подељена тачком.<br />
Ако је права a својом<br />
тачком A подељена на<br />
полуправе Aa 1<br />
и Aa 2<br />
, онда<br />
је:<br />
Aa 1<br />
a, Aa 2<br />
a,<br />
Aa 1<br />
Aa 2<br />
= {A},<br />
Aa 1<br />
Aa 2<br />
= a.<br />
Јединствену полуправу одређују и две различите тачке, при чему је једна од њих<br />
узета <strong>за</strong> почетак. Ако су A и B две различите тачке, онда постоји јединствена<br />
полуправа чији је почетак тачка A и која <strong>са</strong>држи тачку B. Ову полуправу<br />
означаваћемо AB или <strong>са</strong>мо <strong>са</strong> AB, при чему је у другом случају неопходно<br />
нагласити да је реч о полуправој да не би долазило до <strong>за</strong>буне.<br />
полуправа AB<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
101
4<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Полураван<br />
Нека је α нека раван и a права која јој припада.<br />
Две различите тачке A и B равни α које не<br />
припадају правој a <strong>са</strong> исте су стране праве a ако<br />
она не сече дуж AB.<br />
Ако права a сече дуж AB, кажемо да су A и B <strong>са</strong><br />
различитих страна праве a.<br />
За већи број тачака равни α које не припадају a<br />
кажемо да су <strong>са</strong> исте стране праве a уколико су<br />
било које две од њих <strong>са</strong> исте стране праве a.<br />
дефиниција<br />
Нека је α произвољна раван и a права која јој припада.<br />
Скуп тачака који чине све тачке праве a, као и све тачке равни α<br />
које су <strong>са</strong> исте стране праве a назива се полураван.<br />
аксиома о полуравнима<br />
Свака права a неке равни α дели ту раван на две полуравни. Ако крајеви неке<br />
дужи не припадају правој a, а припадају истој полуравни, онда та дуж не сече<br />
праву a. Ако крајеви неке дужи не припадају правој a и не припадају истој<br />
полуравни, онда та дуж сече праву a.<br />
Ако права a равни α<br />
одређује полуравни<br />
aα 1<br />
и aα 2<br />
, тада је<br />
aα 1<br />
α, aα 2<br />
α<br />
aα 1<br />
aα 2<br />
= a,<br />
aα 1<br />
aα 2<br />
= α.<br />
Полураван је потпуно одређена неком равни,<br />
правом која припада тој равни и избором једног<br />
од делова на које је уочена раван подељена<br />
и<strong>за</strong>браном правом. Праву називамо граничном<br />
правом сваке од полуравни.<br />
2. Задатак<br />
По аналогији <strong>са</strong> дефиницијама полуправе и полуравни дефиниши полупростор.<br />
102<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Б<br />
У истој равни дате су три неколинеарне тачке A, B и C и права p<br />
која не <strong>са</strong>држи ниједну од њих. Ако права сече дуж BC,<br />
онда она сече или дуж AB или дуж AC и не сече обе.<br />
Пашова теорема<br />
Пре него што прочитате доказ теореме, покушајте<br />
да објасните <strong>за</strong>што је она тачна.<br />
Доказ. Доказ ћемо спровести позивајући се на аксиому о полуравнима. Нека су pα<br />
и pβ полуравни на које права p дели дату раван.<br />
Тачке B и C не припадају правој p (по<br />
претпоставци). Такође, ове две тачке не припадају<br />
истој полуравни, јер ако би припадале, онда, према<br />
аксиоми о полуравнима, права p не би секла дуж<br />
BC. Претпоставимо да B pα и C pβ. Тачка A<br />
не припада правој p, али мора припадати једној од<br />
полуравни одређених овом правом.<br />
Разликујемо два случаја.<br />
1. случај. Ако A pα, онда A и B припадају истој полуравни, па права p не сече<br />
дуж AB. С друге стране, A и C припадају различитим полуравнима, па<br />
права p сече дуж AC.<br />
2. случај. Ако A pβ, онда A и B припадају различитим полуравнима, па права p<br />
сече дуж AB. Међутим, тада A и C припадају истој полуравни, па права p<br />
не сече дуж AC. ■<br />
3. Задатак<br />
У равни су дате четири тачке A, B, C и D и права p која не <strong>са</strong>држи ниједну од<br />
уочених тачака. При том, дужи AB и CD секу праву p, а дуж BC не сече ову праву.<br />
1) Да ли дуж AD сече праву p?<br />
2) Образложи одговор на претходно питање што прецизније.<br />
3) Претвори своје образложење у коректан математички доказ.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
103
A<br />
Важне геометријске фигуре. Угао и многоугао<br />
Под (геометријском) фигуром подразумевамо било који скуп тачака. Фигуре<br />
ћемо означавати великим грчким словима: Φ (фи), Ψ (пси), Σ (сигма), ...<br />
дефиниција<br />
Фигура Φ је конвексна ако све тачке дужи чији крајеви припадају фигури Φ<br />
такође припадају фигури Φ. У супротном, фигура је неконвексна.<br />
НЕКЕ<br />
ВАЖНЕ ФИГУРЕ<br />
Праве и равни су<br />
основне фигуре.<br />
Другим речима, фигура Φ је:<br />
• конвексна, уколико <strong>за</strong> сваке две тачке A и B, ако A, B Φ, онда AB Φ,<br />
• неконвексна, уколико постоје две тачке A и B такве да A, B Φ и AB / Φ.<br />
Све фигуре које смо до <strong>са</strong>да разматрали су равне и конвексне: права, раван, дуж,<br />
полуправа, полураван.<br />
Фигура је равна уколико је подскуп неке равни. Ове школске године ћемо се<br />
бавити углавном равним и конвексним фигурама.<br />
Докажимо да је пресек било које две конвексне фигуре конвексна фигура.<br />
Нека су Φ и Ψ две конвексне фигуре. Да бисмо дока<strong>за</strong>ли да је Φ Ψ такође<br />
конвексна, и<strong>за</strong>беримо две произвољне тачке A и B из Φ Ψ. Тада A, B Φ, па<br />
пошто је Φ конвексна, следи да је AB Φ. Такође, из A, B Ψ следи да је AB Ψ.<br />
Дакле, AB Φ Ψ, што је и требало дока<strong>за</strong>ти. <br />
1.<br />
2.<br />
Пример 1.<br />
Задатак<br />
Примерима покажи да унија и разлика две конвексне фигуре не мора бити<br />
конвексна фигура.<br />
Задатак<br />
1) Под којим условима је унија две дужи AB и CD, тј. AB CD конвек<strong>са</strong>н скуп<br />
тачака?<br />
2) Под којим условима је унија две полуправе Aa и Bb, тј. Aa Bb конвек<strong>са</strong>н скуп<br />
тачака?<br />
104<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Увод у геометрију<br />
Унија две различите полуправе <strong>са</strong> <strong>за</strong>једничким почетком назива се угаона<br />
линија. Заједнички почетак назива се теме угаоне линије, док су полуправе њени<br />
краци. Угаону линију одређену полуправама Op и Oq означавамо <strong>са</strong> pOq.<br />
Угао<br />
дефиниција<br />
pOq = Op Oq<br />
Пар дужи OP и OQ, којима је <strong>за</strong>једничка једна крајња тачка, одређује јединствену<br />
угаону линију pOq, при чему P Op и Q Oq. Угаону линију одређену паром<br />
дужи OP и OQ означавамо POQ.<br />
Права је специјалан случај угаоне линије јер је унија полуправих које одређује<br />
нека тачка O те праве.<br />
Интуитивно је јасно да свака угаона линија<br />
дели раван у којој се налази на два скупа тачака.<br />
При томе, ако угаона линија није права, онда је<br />
један од тих скупова тачака конвек<strong>са</strong>н а други<br />
неконвек<strong>са</strong>н. Наравно, ако је угаона линија<br />
права, раван је подељена на две полуравни.<br />
Две полуправе <strong>са</strong><br />
<strong>за</strong>једничким почетком<br />
које не припадају једној<br />
правој одређују тачно<br />
једну раван.<br />
Угао је унија угаоне линије и једног од скупова тачака на које је подељена<br />
раван одређена угаоном линијом. Теме и краци угаоне линије <strong>са</strong>да постају и<br />
теме и краци одговарајућег угла.<br />
дефиниција<br />
Ако полуправе Op и Oq не леже на истој правој, онда оне одређују два угла, од<br />
којих је један конвек<strong>са</strong>н, а други неконвек<strong>са</strong>н. Ми ћемо у наставку углавном<br />
посматрати конвексне углове, осим у неким случајевима када ћемо посебно<br />
нагласити да посматрамо неконвек<strong>са</strong>н угао. И<strong>за</strong>брани угао одређен <strong>са</strong> pOq<br />
означаваћемо pOq.<br />
Ако различите полуправе Op и Oq леже на истој правој, онда оне одређују два угла,<br />
који су, <strong>за</strong>право, две полуравни одређене правом на којој леже дате полуправе. У<br />
овом контексту, сваку од уочених полуравни називамо опруженим углом.<br />
3.<br />
4.<br />
Задатак<br />
Шта све може бити пресек две полуравни које припадају истој равни?<br />
Задатак<br />
1) Да ли пресек две полуравни једне равни чије се граничне праве секу у једној<br />
тачки може бити неконвек<strong>са</strong>н угао? Образложи одговор.<br />
2) Да ли унија две полуравни једне равни чије се граничне праве секу у једној<br />
тачки може бити конвек<strong>са</strong>н угао? Образложи одговор.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
105
4<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Многоугао<br />
Нека су дате компланарне тачке A 1<br />
, A 2<br />
, ..., A n – 1<br />
, A n<br />
, n > 2, такве да су сваке три<br />
у<strong>за</strong>стопне тачке неколинеарне. Унија n дужи A 1<br />
A 2<br />
, A 2<br />
A 3<br />
, ..., A n – 1<br />
A n<br />
, A n<br />
A 1<br />
назива<br />
се <strong>за</strong>творена изломљена линија и обележава се A 1<br />
A 2<br />
... A n – 1<br />
A n<br />
. Уколико сваке<br />
две несуседне странице немају <strong>за</strong>једничких тачака, <strong>за</strong>творену изломљену линију<br />
називамо многоугаона линија. Дате тачке називамо теменима, а поменуте дужи<br />
страницама те линије. Крајње тачке било које странице називају се и суседна<br />
темена. Две странице <strong>са</strong> <strong>за</strong>једничком крајњом тачком називају се суседне<br />
странице.<br />
троугао ABC<br />
четвороугао ABCD<br />
петоугао ABCDE<br />
Многоугаона линија у равни у којој<br />
се налази одређује два скупа тачака:<br />
унутрашњост (унутрашњу област) и<br />
спољашњост (спољашњу област). Наводимо<br />
једноставан услов којим се одређује<br />
унутрашња област многоугаоне линије.<br />
Тачка O одговарајуће равни која не припада многоугаоној линији налази се у<br />
унутрашњој области, уколико свака полуправа те равни <strong>са</strong> почетком O, која не<br />
<strong>са</strong>држи ниједно теме многоугаоне линије, има непаран број <strong>за</strong>једничких тачака <strong>са</strong><br />
многоугоном линијом. У супротном, тачка O се налази у спољашњој области.<br />
шестоугао ABCDEF<br />
Многоугао је унија многоугаоне линије и унутрашње области коју она<br />
ограничава. Темена и странице многоугаоне линије представљају темена и<br />
странице одговарајућег многоугла.<br />
Ако многоугао има три, четири, пет ... темена (и исто толико страница), зовемо га<br />
редом троугао, четвороугао, петоугао ...<br />
Уопште, многоугао који има n темена и исто толико страница називамо n-тоуглом.<br />
5. Задатак<br />
Нацртај троугао и четвороугао тако да њихов пресек буде:<br />
1) тачка; 2) дуж; 3) троугао; 4) четвороугао; 5) петоугао.<br />
106<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Увод у геометрију<br />
Унутрашњи углови неког многоугла одређују критеријумом који је сличан оном <strong>за</strong><br />
одређивање унутрашњости многоугла.<br />
Угаона линија коју одређује неко теме T многоугла <strong>са</strong> себи суседним теменима<br />
дели раван у којој се налази многоугао на два угла α и α’. Од ова два угла,<br />
унутрашњи угао многоугла је онај <strong>за</strong> који важи: свака полуправа <strong>са</strong> почетком T<br />
која припада том углу и не <strong>са</strong>држи ниједно друго теме <strong>са</strong> многоуглом има непаран<br />
број тачака пресека, не рачунајући теме T.<br />
Унутрашње углове многоугла краће зовемо<br />
угловима многоугла.<br />
Такође, приликом означавања углова неког<br />
многоугла, често ћемо наводити <strong>са</strong>мо теме;<br />
на пример B.<br />
Дуж која спаја несуседна темена многоугла<br />
назива се дијагонала.<br />
На слици десно, прика<strong>за</strong>не су дијагонале<br />
многоугла које полазе из темена A.<br />
Ако је D n<br />
укупан број свих дијагонала n-тоугла, онда је D n<br />
=<br />
n(n – 3)<br />
.<br />
2<br />
теорема о броју дијагонала<br />
Доказ. Ако неки многоугао има n темена, тада је његовом сваком темену<br />
несуседно тачно n – 3 темена. Дакле, из сваког темена полазе n – 3 дијагонале.<br />
Производ n(n – 3) је два пута већи од укупног броја свих дијагонала, јер је свака<br />
дијагонала убројана два пута будући да <strong>са</strong>држи два темена. ■<br />
6.<br />
7.<br />
8.<br />
Задатак<br />
Одреди број дијагонала седмоугла и седамнаестоугла.<br />
Задатак<br />
Из сваког темена многоугла може се конструи<strong>са</strong>ти седам дијагонала. Колико<br />
темена, односно страница, има овакав многоугао? Одреди укупан број његових<br />
дијагонала.<br />
Задатак<br />
Број дијагонала многоугла је четири пута већи од броја његових страница. Колико<br />
темена има овај многоугао?<br />
3 ∙ (3 – 3)<br />
D 3<br />
= = 0<br />
2<br />
4 ∙ (4 – 3)<br />
D 4<br />
= = 2<br />
2<br />
5 ∙ (5 – 3)<br />
D 5<br />
= = 5<br />
2<br />
6 ∙ (6 – 3)<br />
D 6<br />
= = 9<br />
2<br />
...<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
107
4<br />
2<br />
1 57648 9<br />
A<br />
Б<br />
В<br />
Задаци<br />
Тачке, праве и равни. Односи припадања<br />
1. Дате су две равни α и β чији је пресек права c. Права q продире равни α и β у<br />
различитим тачкама A и B. C je произвољна тачка праве c.<br />
1) На основу датог текста нацртај слику.<br />
2) Које од следећих реченица, односно формула су последице датих<br />
претпоставки?<br />
• ρ(A, B, C) α = p(A, C)<br />
• Праве c и q су мимоилазне.<br />
• C q<br />
• Права q не припада ни равни α ни равни β.<br />
2. Која од следећих тврђења су увек тачна?<br />
1) Три различите тачке одређују <strong>са</strong>мо једну раван.<br />
2) Ако права продире две равни које се секу, онда она сече и <strong>за</strong>једничку праву те<br />
две равни.<br />
3) Уколико се сваке две од три дате равни секу, онда је непра<strong>за</strong>н пресек све три<br />
равни.<br />
4) Ако три равни имају <strong>за</strong>једничку тачку, онда постоји права која припада<br />
свакој од те три равни.<br />
3. Колико правих одређује скуп од n ≥ 3 тачака међу којима не постоје три<br />
колинеарне?<br />
4. Дат је скуп од шест тачака. Колико правих одређују ове тачке ако међу датим<br />
тачкама<br />
1) не постоје три колинеарне;<br />
2) постоји <strong>са</strong>мо један трочлани подскуп који чине колинеарне тачке;<br />
3) постоје тачно два дисјунктна трочлана подскупа које чине колинеарне тачке?<br />
5. Дат је скуп од n тачака, међу којима не постоји ниједна тројка колинеарних<br />
тачака. Колико тачака <strong>са</strong>држи тај скуп ако је број правих одређених тим тачкама<br />
пет пута већи од броја тачака?<br />
6. Дат је скуп од n тачака, међу којима не постоји тројка колинеарних тачака нити<br />
постоје четири тачке које су компланарне. Колико тачака има овај скуп ако је<br />
број равни одређених овим тачкама m пута већи од броја правих које одређују<br />
ове тачке?<br />
7. Дата је права a и тачка A која јој не припада. Докажи да све праве које <strong>са</strong>држе<br />
тачку A и секу праву a припадају равни одређеној тачком A и правом a.<br />
8. Нека су p, q и r три различите праве такве да се сваке две секу, али не постоји<br />
тачка која припада свим правама. Докажи да постоји јединствена раван која<br />
<strong>са</strong>држи ове три праве.<br />
108<br />
9. Нека су a и b мимоилазне праве и P тачка која им не припада. Ако је α раван<br />
одређена правом a и тачком P, a β раван одређена правом b и тачком P,<br />
докажи да је свака права која <strong>са</strong>држи P, а не припада ни равни α нити равни β,<br />
мимоилазна и <strong>са</strong> a и b.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Увод у геометрију<br />
Паралелност<br />
10. Нека је a π, b π и a b = {P}.<br />
Који од следећих иска<strong>за</strong> су тачни? Образложи одговоре.<br />
1) Постоји права c таква да је c π, c || a и c || b.<br />
2) Свака права равни π сече праву a или праву b.<br />
3) Свака права равни π сече праву a и праву b.<br />
A<br />
11. Који од следећих иска<strong>за</strong> су тачни? Образложи одговоре.<br />
1) За сваке две праве a и b постоји права p таква да је a || p и b || p.<br />
2) За сваке две праве a и b постоји права p таква да је a p = и b p = .<br />
12. Који од следећих иска<strong>за</strong> су тачни? Образложи одговоре.<br />
1) Сваке две равни које су паралелне трећој равни паралелне су и међу собом.<br />
2) Сваке две равни које су паралелне некој правој паралелне су и међу собом.<br />
13. Докажи да не постоји права која је паралелна <strong>са</strong> две мимоилазне праве.<br />
14. Нека су дате различите праве a и b које се секу. Докажи да свака права c која<br />
припада равни одређеној правама a и b сече бар једну од ове две праве.<br />
15. Нека су a и b праве које не припадају равни α и нека је a b = {P}. Ако је a || α и<br />
b || α, докажи да је и раван β одређена правама a и b паралелна <strong>са</strong> α.<br />
16. Нека су a и b различите праве које не припадају равни α и нека је a || b. Ако<br />
је a || α и b || α, да ли је и раван β одређена правама a и b паралелна <strong>са</strong> α?<br />
Образложи одговор.<br />
17. Нека су a и b мимоилазне праве и P тачка која не припада ниједној од њих.<br />
Докажи да постоји раван π која <strong>са</strong>држи P и паралелна је <strong>са</strong> правама a и b.<br />
Упутство. Уочи праве a’ и b’ кроз P такве да је a || a’, b || b’, као и раван<br />
одређену овим правама.<br />
Распоред тачака. Дуж, полуправа и полураван<br />
18. 1) Шта све може бити пресек две различите дужи?<br />
2) Када је унија две дужи дуж?<br />
19. Ако су A, B и C три тачке праве a такве да је A – B – C, који од следећих иска<strong>за</strong> је<br />
тачан?<br />
1) C AB; 2) C AB; 3) C BA; 4) AC = AB; 5) AB = AC;<br />
6) B BA CA; 7) BC CA; 8) AB AC CA.<br />
20. Ако су A, B и C три тачке праве a такве да је A – B – C, одреди:<br />
1) AB BC; 2) AC CA; 3) BC BA;<br />
4) AB BC; 5) AC CA; 6) CA AB.<br />
В<br />
A<br />
Са PQ означавамо<br />
полуправу чији је<br />
почетак тачка P и која<br />
<strong>са</strong>држи тачку Q.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
109
4<br />
2<br />
1 57648 9<br />
21. Који од наведених иска<strong>за</strong> су тачни? Образложи одговоре.<br />
1) Ако две полуправе једне равни немају <strong>за</strong>једничке тачке, онда се оне налазе<br />
на паралелним правама.<br />
2) Ако се две полуправе налазе на различитим паралелним правама, онда оне<br />
немају <strong>за</strong>једничке тачке.<br />
22. 1) Шта све може бити пресек две различите полуправе?<br />
2) Да ли <strong>за</strong> две полуправе увек постоји једна раван која их <strong>са</strong>држи?<br />
23. Шта све може бити пресек две полуравни које не припадају истој равни?<br />
В<br />
24. Нека су Aa и Bb две полуправе <strong>са</strong> различитим почетним тачкама (A ≠ B) и нека<br />
је p права одређена тачкама A и B. Докажи да је Aa Bb = p акко A Bb и<br />
B Aa. (Другим речима, докажи да је унија две полуправе <strong>са</strong> различитим<br />
почетним тачкама права ако и <strong>са</strong>мо ако свака од полуправих <strong>са</strong>држи почетак<br />
оне друге.)<br />
25. У истој равни су дате права p и полуправа Aa. Ако права p <strong>са</strong>држи почетну<br />
тачку A полуправе Aa и не <strong>са</strong>држи ниједну другу тачку ове полуправе, докажи<br />
да полуправа Aa припада једној од полуравни које одређује права p.<br />
26. У истој равни дате су дуж AB и права p. Ако A p и B p, докажи да дуж AB<br />
припада једној од полуравни које одређује права p.<br />
A<br />
Б<br />
Важне геометријске фигуре. Угао и многоугао<br />
27. Нацртај два угла тако да њихов пресек буде:<br />
1) конвек<strong>са</strong>н четвороугао; 2) троугао; 3) конвек<strong>са</strong>н угао;<br />
4) полуправа; 5) дуж; 6) ниједна од наведених фигура.<br />
28. Када је унија два угла такође угао? Да ли унија два конвексна угла може бити<br />
неконвек<strong>са</strong>н угао?<br />
29. Нацртај два троугла тако да њихов пресек буде:<br />
1) троугао; 2) четвороугао; 3) петоугао; 4) шестоугао.<br />
30. Колико троуглова одређује скуп n тачака међу којима не постоје три које су<br />
колинеарне?<br />
31. Колико темена има многоугао који има 4 850 дијагонала? Да ли постоји<br />
многоугао који има 100 дијагонала?<br />
110<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Размере и пропорције (112)<br />
ПРОПОРЦИОНАЛНОСТ<br />
А Појам размере и пропорције; основна особина пропорција; продужена<br />
пропорција (112)<br />
Б Основне особине продужених пропорција (115)<br />
Директна и обрнута пропорционалност (116)<br />
А Директно и обрнуто пропорционалне величине; примери и<br />
график (116)<br />
Примене пропорција (119)<br />
А Прост сразмерни рачун; сложен сразмерни рачун; проценти и<br />
промили; рачун мешања; каматни рачун (проста и сложена каматна<br />
формула) (119)<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
A<br />
Размере и пропорције<br />
Пример 1.<br />
дефиниција<br />
Цене различитих паковања воде једног истог произвођача дате су у следећој<br />
табели.<br />
Количина 0,5 l 1,5 l 5 l<br />
Цена 24 дин 35 дин 86 дин<br />
За које се паковање треба определити ако нам је потребно 10 l воде?<br />
Најповољнију куповину одређује однос количине и цене:<br />
0,5 1,5<br />
≈ 0,021,<br />
24 35 ≈ 0,043, 5<br />
86 ≈ 0,058.<br />
Наравно, већи однос (количине воде <strong>за</strong> 1 динар) је повољнији <strong>за</strong> купца. <br />
Размера два броја различита од нуле јесте количник та два броја.<br />
Ако је и a ≠ 0 и b ≠ 0, онда размеру бројева a и b означавамо a : b или a b .<br />
Пример 2.<br />
Размером се изражава однос међу валутама различитих земаља.<br />
Тако, крајем новембра 2010. године, однос USD : EUR ($/€) је био 1,35. То значи да<br />
смо <strong>за</strong> 1 евро добијали 1 долар и 35 центи, али и да смо <strong>за</strong> 100 евра, добијали 135<br />
долара. Уопште, сумe новца од D $ и E € вреде подједнако ако су бројеви D и E у<br />
размери 1,35, тј. ако је D : E = 1,35.<br />
Примењујући једноставне алгебарске <strong>за</strong>конитости, лако претварамо новац из<br />
једне валуте у другу.<br />
Колико долара<br />
вреди 10 €?<br />
D : 10 = 1,35<br />
D = 10 . 1,35<br />
D = 13,5<br />
Колико евра<br />
вреди 200 $?<br />
200 : E = 1,35<br />
E = 200 : 1,35<br />
E ≈ 148,15<br />
Колико евра<br />
вреди 1 $?<br />
1 : E = 1,35<br />
1<br />
E =<br />
1,35<br />
E ≈ 0,74<br />
1. Задатак<br />
У истом периоду као у претходном примеру, односи евра <strong>са</strong> осталим<br />
водећим светским валутама (британска фунта, јапански јен, швајцарски<br />
франак и аустралијски долар) били су:<br />
<br />
112<br />
GBP : EUR (£/€) 0,85<br />
JPY : EUR (¥/€) 111,26<br />
CHF : EUR 1,33<br />
EUR : AUD 1,37<br />
1) Колико евра вреди као 100¥?<br />
3) Колико британских фунти вреди као 100¥?<br />
2) Колики је однос GBP : JPY?<br />
4) Колико је однос CHF : AUD?<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Пропорционалност<br />
Према дефиницији, постоји бесконачно много<br />
парова бројева чија је размера иста, тј. чији је<br />
количник исти.<br />
Ако су једнако вредне<br />
сумe од D$ и E€ и<br />
суме од X$ и Y€, онда је<br />
D<br />
E = X Y .<br />
Ако је размера два броја a и b једнака размери бројева c и d, тј. ако је<br />
a : b = c : d, односно, a b = c d ,<br />
кажемо да су ови парови пропорционални. Дату једнакост називамо<br />
пропорцијом.<br />
дефиниција<br />
Пример 3.<br />
Ако пар бројева a и b образује пропорцију <strong>са</strong> паром c и d, и ако су позната<br />
три броја, четврти се једноставно одређује на основу познатих алгебарских<br />
<strong>за</strong>конитости.<br />
7<br />
6 : x = 1 7 : 1 3<br />
7<br />
6 : x = 3 7<br />
x = 7 6 : 3 7 = 49<br />
18<br />
0,12 : 0,4 = x : 0,01<br />
0,3 = x : 0,01<br />
x = 0,3 . 0,01 = 0,003<br />
Наредна теорема као и <strong>за</strong>датак наведен после ње дају особине пропoрција које су<br />
веома корисне.<br />
<br />
a<br />
b<br />
a<br />
b<br />
=<br />
x<br />
d<br />
=<br />
c<br />
x<br />
Ако су a, b, c и d реални бројеви, сви различити од нуле, тада је<br />
a : b = c : d акко a . d = b . c.<br />
основна особина пропорција<br />
Доказ. Једнакост a : b = c : d <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>ћемо у облику a b = c . Ако обе стране ове<br />
d<br />
једнакости помножимо <strong>са</strong> bd, добијамо a b . (bd) = c d . (bd),<br />
одакле следи (након скраћивања) да је ad = bc.<br />
Такође, ако обе стране једнакости ad = bc поделимо <strong>са</strong> bd, добијамо ad<br />
bd = bc<br />
db ,<br />
односно, a b = c d . ■<br />
спољашњи<br />
2.<br />
чланови<br />
Задатак<br />
Нека су a, b, c и d бројеви различити од нуле.<br />
Докажи да је једнакост a : b = c : d еквивалентна свакој од следећих једнакости:<br />
1) b : a = d : c;<br />
2) a : c = b : d; (Унутрашњи чланови пропорције могу <strong>за</strong>менити места.)<br />
3) d : b = c : a; (Спољашњи чланови пропорције могу <strong>за</strong>менити места.)<br />
4) ak : bk = c : d, <strong>за</strong> сваки број k различит од нуле;<br />
5) ak : b = ck : d, <strong>за</strong> сваки број k различит од нуле.<br />
a : b = c : d<br />
a<br />
b = c d<br />
ad = bc<br />
унутрашњи<br />
чланови<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
113
5<br />
2<br />
1 57648 9<br />
дефиниција<br />
Једнакости три и више размера називамо продуженом пропорцијом. Ако су<br />
размере a : b, c : d и e : f међусобно једнаке, онда једнакости a : b = c : d = e : f,<br />
односно, a b = c d = e , представљају продужену пропорцију три дате размере.<br />
f<br />
За продужену пропорцију a : b = c : d = e : f користи се и следећи <strong>за</strong>пис<br />
a : c : e = b : d : f, при чему две тачке у последњем <strong>за</strong>пису не представљају знак<br />
<strong>за</strong> дељење већ се користе <strong>са</strong>мо да би раздвојиле „прве” („горње”) од „других”<br />
(„доњих”) чланова размера које образују дату продужену пропорцију.<br />
Формирање<br />
продужене пропорције<br />
од обичних<br />
пропорција<br />
Пример 4.<br />
Образујмо продужену пропорцију од: a : b = 2 : 3, b : c = 4 : 5 и c : d = 6 : 7.<br />
Прецизније, одредимо чему је једнако a : b : c : d.<br />
Из прве две пропорције добијамо једнакости a 2 = b 3 и b 4 = c 5 .<br />
Да бисмо ове једнакости „пове<strong>за</strong>ли”, потребно је изједначити одговарајуће стране<br />
једнакости у којима се појављује иста променљива.<br />
Множењем именилаца обе стране прве једнакости <strong>са</strong> 4 и множењем именилаца<br />
обе стране друге једнакости <strong>са</strong> 3, добијамо a 8 = b 12 и b 12 = c<br />
15 .<br />
Дакле, a : b : c = 8 : 12 : 15. Сада је потребно ову продужену пропорцију у<strong>са</strong>гласити<br />
<strong>са</strong> c : d = 6 : 7, тј. <strong>са</strong> c 6 = d 7 .<br />
a<br />
Из<br />
8 ∙ 2 = b<br />
12 ∙ 2 = c<br />
15 ∙ 2 и c<br />
6 ∙ 5 = d<br />
добијамо да је a : b : c : d = 16 : 24 : 30 : 35. <br />
7 ∙ 5<br />
3. Задатак<br />
Одреди a : b : c : d ако је a : b = 7 : 2, b : c = 3 : 4 и d : a = 4 : 3.<br />
Збир углова у<br />
троуглу једнак је<br />
180°.<br />
Пример 5.<br />
Одредимо углoве α, β и γ неког троугла<br />
ако је α : β : γ = 2 : 3 : 4. На основу дате<br />
продужене пропорције <strong>за</strong>кључујемо да је<br />
α<br />
2 = β 3 = γ 4 = k,<br />
<strong>за</strong> неко k, па је α = 2k, β = 3k, γ = 4k. Како је<br />
α + β + γ = 180°, добијамо да је<br />
2k + 3k + 4k = 180°, тј. 9k = 180°. Дакле, k = 20°,<br />
па је α = 2k = 40°, β = 3k = 60° и γ = 4k = 80°. <br />
При раду <strong>са</strong> продуженим<br />
пропорцијама корисно је<br />
увести ознаку <strong>за</strong> број<br />
коме су једнаке све размере<br />
које образују ту продужену<br />
пропорцију.<br />
4. Задатак<br />
Одреди бројеве x, y и z ако је x : y : z = 3 : 2 : 5 и 2x + 5y + 3z = 124.<br />
114<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Б<br />
5. Задатак<br />
Ако је a : b = k : l и c : d = m : n, да ли је онда a : b : c : d = k : l : m : n? Образложи<br />
одговор.<br />
Уопште, ако је n неки природан број, а a 1<br />
и b 1<br />
, a 2<br />
и b 2<br />
, ..., a n<br />
и b n<br />
парови бројева чије<br />
су размере међусобно једнаке a 1<br />
: b 1<br />
= a 2<br />
: b 2<br />
= ... = a n<br />
: b n<br />
, онда пишемо<br />
a 1<br />
: a 2<br />
: ... : a n<br />
= b 1<br />
: b 2<br />
: ... : b n<br />
.<br />
Нека су a 1<br />
, a 2<br />
, ..., a n<br />
и b 1<br />
, b 2<br />
, ..., b n<br />
реални бројеви, сви различити од нуле, такви да је<br />
a 1<br />
: a 2<br />
: ... : a n<br />
= b 1<br />
: b 2<br />
: ... : b n<br />
. Тада је<br />
k 1<br />
a 1<br />
+ k 2<br />
a 2<br />
+ ... + k n<br />
a n<br />
= a 1<br />
= a 2<br />
= ... = a n<br />
k 1<br />
b 1<br />
+ k 2<br />
b 2<br />
+ ... + k n<br />
b n<br />
b 1<br />
b 2<br />
b n<br />
<strong>за</strong> било које бројеве k 1<br />
, k 2<br />
, ..., k n<br />
такве да су оба члана прве размере<br />
различита од нуле.<br />
теорема<br />
Доказ.<br />
Нека је k број такав да је a 1<br />
b 1<br />
= a 2<br />
b 2<br />
= ... = a n<br />
b n<br />
= k.<br />
Тада је a 1<br />
= kb 1<br />
, a 2<br />
= kb 2<br />
, ..., a n<br />
= kb n<br />
, па је<br />
k 1<br />
a 1<br />
+ k 2<br />
a 2<br />
+ ... + k n<br />
a n<br />
= k 1kb 1<br />
+ k 2<br />
kb 2<br />
+ ... + k n<br />
kb n<br />
= k(k 1b 1<br />
+ k 2<br />
b 2<br />
+ ... + k n<br />
b n<br />
)<br />
= k,<br />
k 1<br />
b 1<br />
+ k 2<br />
b 2<br />
+ ... + k n<br />
b n<br />
k 1<br />
b 1<br />
+ k 2<br />
b 2<br />
+ ... + k n<br />
b n<br />
k 1<br />
b 1<br />
+ k 2<br />
b 2<br />
+ ... + k n<br />
b n<br />
Збир облика<br />
k 1<br />
a 1<br />
+ k 2<br />
a 2<br />
+ ... + k n<br />
a n<br />
назива се линеарна<br />
комбинација<br />
бројева a 1<br />
, a 2<br />
, ..., a n<br />
.<br />
чиме је тврђење дока<strong>за</strong>но. ■<br />
Ова теорема има бројне последице. На пример, ако је a : b = c : d, онда је<br />
(a + c) : (b + d) = a : b, под условом да је b + d ≠ 0;<br />
(a – c) : (b – d) = a : b, под условом да је b – d ≠ 0;<br />
(2a – 3c) : (2b – 3d) = a : b, под условом да је 2b – 3d ≠ 0; итд.<br />
6. Задатак<br />
Нека су a 1<br />
, a 2<br />
, ..., a n<br />
и b 1<br />
, b 2<br />
, ..., b n<br />
реални бројеви, сви различити од нуле, такви<br />
да је a 1<br />
: a 2<br />
: ... : a n<br />
= b 1<br />
: b 2<br />
: ... : b n<br />
. Докажи да је<br />
k 1<br />
a 1<br />
+ k 2<br />
a 2<br />
+ ... + k n<br />
a n<br />
= l 1a 1<br />
+ l 2<br />
a 2<br />
+ ... + l n<br />
a n<br />
k 1<br />
b 1<br />
+ k 2<br />
b 2<br />
+ ... + k n<br />
b n<br />
l 1<br />
b 1<br />
+ l 2<br />
b 2<br />
+ ... + l n<br />
b n<br />
<strong>за</strong> било које бројеве k 1<br />
, k 2<br />
, ...,k n<br />
, l 1<br />
, l 2<br />
, ..., l n<br />
такве да су бројеви који образују<br />
пропорцију различити од нуле.<br />
Пропорције су <strong>за</strong>узимале централно место у старогрчкој математици. Између<br />
осталог, древни математичари (Платон, Еудокс, Питагора итд.) проучавали су<br />
и пропорције облика<br />
c – a<br />
c – b = b a .<br />
1. Одреди неколико тројки бројева (a, b, c) које <strong>за</strong>довољавају дату пропорцију.<br />
2. Занимљиво је да свака три у<strong>за</strong>стопна члана a, b, c ни<strong>за</strong> 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34…<br />
<strong>за</strong>довољавају дату пропорцију. Зашто?<br />
Низ бројева чији<br />
је сваки члан,<br />
почев од трећег,<br />
збир претходна<br />
два члана назива<br />
се Фибоначијев<br />
низ: 1, 1, 2, 3, 5, 8,<br />
13, 21, 34, 55, 89,…<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
115
A<br />
Директно<br />
пропорционалне<br />
величине<br />
X x 1<br />
x 2<br />
x 3<br />
...<br />
Y y 1<br />
y 2<br />
y 3<br />
...<br />
x 1<br />
= x 2<br />
= x 3<br />
= k<br />
y 1<br />
y 2<br />
y 3<br />
x<br />
y = x ∙ a<br />
y ∙ a = x : a<br />
y : a<br />
Директна и обрнута пропорционалност<br />
Директна и обрнута пропорционалност представљају најједноставније врсте<br />
<strong>за</strong>висности међу променљивим величинама. У овом одељку посматраћемо<br />
искључиво величине чије су вредности увек позитивне.<br />
Две <strong>за</strong>висне величине су директно пропорционалне ако је количник<br />
одговарајућих вредности сталан, тј. константан. Ова константа се назива<br />
коефицијент директне пропорционалности.<br />
Није тешко <strong>за</strong>кључити да уколико су две променљиве величине директно<br />
пропорционалне, онда се истовремено обе повећавају, односно смањују исти број<br />
пута.<br />
Пример 1.<br />
Следеће <strong>за</strong>висне величине су директно пропорционалне:<br />
• сума новца и количина робе (исте врсте) – константна размера ове две величине<br />
је цена;<br />
• пређени пут и протекло време при равномерном кретању – константна размера<br />
ове две величине назива се брзина;<br />
• ма<strong>са</strong> и <strong>за</strong>премина тела <strong>са</strong>чињених од истог материјала – константна размера ове<br />
две величине је густина материјала.<br />
Размотримо детаљније последњи пример.<br />
V 1<br />
= 1 dm 3 V 2<br />
= 0,125 dm 3 V 3<br />
= 8 dm 3<br />
1 dm<br />
0,5 dm<br />
2 dm<br />
116<br />
Ако <strong>за</strong> неколико коцки направљених<br />
од истог материјала у првом квадранту<br />
координатног система (јер су масе и<br />
<strong>за</strong>премине позитивне) нацртамо тачке<br />
чије су прве координате <strong>за</strong>премине, а<br />
друге координате одговарајуће масе,<br />
уочићемо да све оне припадају једној<br />
правој.<br />
Спајање добијених тачака одговара<br />
<strong>за</strong>кону физике: <strong>за</strong> сва тела направљена<br />
од истог материјала размера масе и<br />
<strong>за</strong>премине је константна. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Пропорционалност<br />
1. Задатак<br />
У координатном систему прикажи график <strong>за</strong>висности пређеног пута од протеклог<br />
времена при равномерном кретању брзином од 2 m/s.<br />
Упутство. Осе именовати <strong>са</strong> s (у метрима) и t (у секундама).<br />
Уколико две директно пропорционалне величине меримо различитим јединицама<br />
мере, онда се коефицијент пропорционалности именује одговарајућом изведеном<br />
јединицом мере која представља количник јединица мере којима су мерене<br />
полазне величине.<br />
Изведене јединице мере<br />
X Y k = Y/X<br />
V – <strong>за</strong>премина у m 3<br />
(кубним метрима)<br />
V – <strong>за</strong>премина у cm 3<br />
(кубним центиметрима)<br />
s – пређени пут у m<br />
(метрима)<br />
s – пређени пут у km<br />
(километрима)<br />
K – количина робе у kg<br />
(килограмима)<br />
K – количина робе у l<br />
(литрима)<br />
m – ма<strong>са</strong> у kg<br />
(килограмима)<br />
ρ = m/V – густина у kg/m 3<br />
m – ма<strong>са</strong> у g (грамима) ρ = m/V – густина у g/cm 3<br />
t – време у s (секундама)<br />
t – време у h (<strong>са</strong>тима)<br />
P – вредност робе у дин.<br />
(динарима)<br />
P – вредност робе у $<br />
(доларима)<br />
v = s/t – равномерна<br />
брзина у m/s<br />
v = s/t – равномерна<br />
брзина у km/h<br />
c = P/K – цена у дин./kg<br />
c = P/K – цена у $/l<br />
1 kg<br />
m = 1000 g<br />
3 1000000 cm 3<br />
g<br />
= 0,001<br />
cm 3<br />
1 km h = 1000 m<br />
3600 s<br />
1 m s =<br />
0,28 m s<br />
= 3,6 km h<br />
Пример 2.<br />
Брзина аутомобила је 90 km/h. Одредимо његову брзину у метрима у минуту<br />
(m/min).<br />
90 km h<br />
= 90 ∙<br />
1000 m<br />
60 min = 1500 m<br />
min <br />
Две <strong>за</strong>висне величине су обрнуто пропорционалне ако је производ одговарајућих<br />
вредности сталан, тј. константан. Ова константа се назива коефицијент обрнуте<br />
пропорционалности.<br />
Дакле, ако су две променљиве величине обрнуто пропорционалне, при повећању<br />
једне од њих одређен број пута, друга величина се толико пута смањује.<br />
Обрнуто<br />
пропорционалне<br />
величине<br />
X x 1<br />
x 2<br />
x 3<br />
...<br />
Y y 1<br />
y 2<br />
y 3<br />
...<br />
2<br />
3 ∙ 2 = 6<br />
3<br />
1<br />
6 ∙ 1 = 6<br />
6<br />
4<br />
1,5 ∙ 4 = 6<br />
1,5<br />
x 1<br />
∙ y 1<br />
= x 2<br />
∙ y 2<br />
= x 3<br />
∙ y 3<br />
= k<br />
x ∙ y = (x ∙ a) ∙ (y : a)<br />
= (x : a) ∙ (y ∙ a)<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
117
5<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Пример 3.<br />
Време потребно да се обави неки по<strong>са</strong>о и број радника који су ангажовани на<br />
том послу представљају најједноставнији пример две обрнуто пропорционалне<br />
величине (наравно, под претпоставком да сви радници раде истом брзином).<br />
Ако 2 радника обаве неки по<strong>са</strong>о <strong>за</strong> 4 <strong>са</strong>та, онда ће 1 радник тај исти по<strong>са</strong>о обавити<br />
<strong>за</strong> 8 <strong>са</strong>ти, док ће 4 радника по<strong>са</strong>о <strong>за</strong>вршити <strong>за</strong> 2 <strong>са</strong>та.<br />
Број радника n 2 1 4 8<br />
Време t 4h 8h 2h 1h<br />
Зависност између n и t изражавамо формулом: n ∙ t = 8.<br />
За које време ће 3 радника обавити по<strong>са</strong>о?<br />
Ако у претходној формули n <strong>за</strong>менимо <strong>са</strong> 3, добијамо 3 ∙ t = 8, одакле следи да је<br />
t = 2,666… = 2 2 , односно, да ће по<strong>са</strong>о бити обављен <strong>за</strong> 2 <strong>са</strong>та и 40 минута.<br />
3<br />
Колико радника треба ангажовати да би по<strong>са</strong>о био обављен <strong>за</strong> 3 <strong>са</strong>та?<br />
Сада t треба <strong>за</strong>менити <strong>са</strong> 3, што нас доводи до једначине n ∙ 3 = 8, чије је решење n<br />
= 2,666… = 2,(6). Овога пута морамо пажљиво тумачити добијени резултат будући<br />
да решење проблема треба да буде природан број. Одговор на постављено питање<br />
гласи: да би по<strong>са</strong>о био обављен <strong>за</strong> 3 <strong>са</strong>та, потребно је ангaжовати најмање 3<br />
радника и по<strong>са</strong>о ће бити обављен пре <strong>за</strong>хтеваног рока. <br />
Пример 4.<br />
Зависност облика<br />
y = k , x R \ {0}, где<br />
x<br />
је k неки фиксиран<br />
реалан број различит<br />
од нуле, представља<br />
уопштење обрнуте<br />
пропорционалности.<br />
График ове <strong>за</strong>висности<br />
је хипербола коју чине<br />
две гране.<br />
Запремине тела чијe су масe 1 kg обрнуто су пропорционалне густини материјала<br />
од којих су направљена, јер је производ <strong>за</strong>премине тела и густине материјала<br />
константан и износи 1 kg.<br />
Једноставно је формирати табелу од неколико парова одговарајућих вредности.<br />
V у m 3 V 1<br />
= 0,5 V 2<br />
= 1 V 3<br />
= 0,4<br />
ρ у kg/m 3 ρ 1<br />
= 2 ρ 2<br />
= 1 ρ 3<br />
= 2,5<br />
Како изгледа график <strong>за</strong>висности наслућујемо цртањем неколико тачака у<br />
координатном систему, чије су координате парови одговарајућих вредности.<br />
y = k x<br />
Крива <strong>за</strong>висности две обрнуто пропорционалне величине које узимају <strong>са</strong>мо<br />
позитивне вредности представља једну грану хиперболе. <br />
118<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Примене пропорција<br />
А<br />
Задаци у којима се појављују две (директно или обрнуто) пропорционалне<br />
величине углавном се решавају применом пропорција. Специјално, ако је дат<br />
један пар одговарајућих вредности (x 1<br />
,y 1<br />
) неке две пропорционалне величине и<br />
нека друга вредност <strong>са</strong>мо једне од посматраних величина, на пример x 2<br />
, онда се<br />
једноставно одређује и одговарајућа вредност y 2<br />
друге величине. Дати подаци<br />
се приказују у табели, при чему се директна пропорционалност означава паром<br />
стрелица истог смера, док се обрнута пропорционалност означава паром<br />
супротно усмерених стрелица. Поштујући постављене стрелице, једноставно се<br />
формира одговарајућа пропорција из које се одређује непознати члан.<br />
Пример 1.<br />
Прост сразмерни<br />
рачун<br />
(x 1<br />
∙ y 1<br />
= x 2<br />
∙ y 2<br />
)<br />
70<br />
50 = 14 ; x = 10 kg. <br />
x<br />
2<br />
3 = x<br />
12 ; x = 8 дана. <br />
Ако се сушењем 70 kg свежег грожђа добија 14 kg сувог, колико ће се килограма<br />
сувог грожђа добити сушењем 50 kg свежег?<br />
Пример 2.<br />
x 1<br />
x 2<br />
= y 1<br />
y 2<br />
x 1<br />
x 2<br />
= y 2<br />
y 1<br />
x 1<br />
y 1<br />
= x 2<br />
y 2<br />
Ако је неко, читајући два <strong>са</strong>та дневно, прочитао једну књигу <strong>за</strong> 12 дана, <strong>за</strong> колико<br />
би дана прочитао књигу да је читао три <strong>са</strong>та дневно?<br />
1.<br />
2.<br />
Задатак<br />
За 15 <strong>са</strong>ти непрекидног рада четири славине (из којих вода истиче истом брзином)<br />
напуне базен. За колико <strong>са</strong>ти ће бити напуњен базен ако га пуни шест славина (из<br />
сваке истом брзином истиче вода као у претходном случају)?<br />
Задатак<br />
За 12 палачинки потребно је 200 грама брашна. Колико брашна је потребно <strong>за</strong> 30<br />
палачинки?<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
119
5<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Пример 3.<br />
Три машине <strong>за</strong> 10 дана, радећи 6 <strong>са</strong>ти дневно, <strong>за</strong>пакују 9 000 пакета неког<br />
производа. За колико дана ће 4 машине <strong>за</strong>паковати 11 200 пакета радећи 8 <strong>са</strong>ти<br />
дневно?<br />
Размишљамо као у претходном примеру :<br />
3 машине <strong>за</strong> 10 дана, радећи 6 <strong>са</strong>ти дневно, <strong>за</strong>пакују 9 000 пакета,<br />
1 машина <strong>за</strong> 10 дана, радећи 6 <strong>са</strong>ти дневно, <strong>за</strong>пакује 3 000 пакета,<br />
1 машина <strong>за</strong> 1 дан, радећи 6 <strong>са</strong>ти дневно, <strong>за</strong>пакује 300 пакета,<br />
1 машинa <strong>за</strong> 1 дан, радећи 1 <strong>са</strong>т дневно, <strong>за</strong>пакује 50 пакета,<br />
– – – – – – – – – – – – – – – – – –<br />
1 машина <strong>за</strong> 1 дан, радећи 8 <strong>са</strong>ти дневно, <strong>за</strong>пакује 400 пакета,<br />
4 машине <strong>за</strong> 1 дан, радећи 8 <strong>са</strong>ти дневно, <strong>за</strong>пакују 1 600 пакета.<br />
Како је 11 200 : 1 600 = 7, <strong>за</strong>кључујемо да:<br />
4 машине <strong>за</strong> 7 дана, радећи 8 <strong>са</strong>ти дневно, <strong>за</strong>пакују 11 200 пакета.<br />
Постављени <strong>за</strong>датак можемо решавати и на основу следеће шеме.<br />
Повећавањем броја дана <strong>за</strong><br />
неки по<strong>са</strong>о, смањује се број<br />
радних <strong>са</strong>ти по дану.<br />
Повећавањем броја дана <strong>за</strong><br />
неки по<strong>са</strong>о, повећава се и<br />
број <strong>за</strong>пакованих пакета.<br />
Повећавањем броја дана <strong>за</strong><br />
неки по<strong>са</strong>о, смањује се број<br />
машина које треба да раде.<br />
x<br />
d = a 2<br />
a 1<br />
∙ b 2<br />
b 1<br />
∙ c 1<br />
c 2<br />
∙ e 1<br />
e 2<br />
Слично као у примеру 3, добијамо да је<br />
x = 10 ∙ 3 4 ∙ 6 11 200<br />
∙<br />
8 9 000 = 7. <br />
Други начин решавања <strong>за</strong>датка из претходног примера је уобичајен и чине га два<br />
основна корака:<br />
1. прво треба утврдити да ли је величина чија је једна вредност непозната<br />
директно или обрнуто пропорционална <strong>са</strong> сваком другом величином<br />
појединачно,<br />
2. а <strong>за</strong>тим формирати одговарајућу пропорцију и наћи непознати члан.<br />
120<br />
3. Задатак<br />
Три машине <strong>за</strong> 10 дана, радећи 6 <strong>са</strong>ти дневно, <strong>за</strong>пакују 9 000 пакета неког<br />
производа.<br />
1) Колико пакета ће бити <strong>за</strong>паковано ако 3 машине раде 7 дана по 4 <strong>са</strong>та дневно?<br />
2) Колико <strong>са</strong>ти дневно треба да раде 2 машине да би <strong>за</strong> 10 дана <strong>за</strong>паковале 10 000<br />
пакета?<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Пропорционалност<br />
Проценти и промили су <strong>за</strong>писи бројева<br />
који су посебно погодни у разним<br />
практичним ситуацијама. Процентима<br />
се броје стоти делови неке величине, док<br />
се промилима броје хиљадити делови.<br />
p<br />
p% =<br />
100 , p‰ = p<br />
1000 .<br />
У суштини, рачун <strong>са</strong> процентима или<br />
промилима представља уобичајен рачун<br />
<strong>са</strong> разломцима <strong>за</strong>пи<strong>са</strong>ним у посебном<br />
облику.<br />
1<br />
1% =<br />
100<br />
2<br />
2% =<br />
100 = 1 50<br />
20<br />
20% =<br />
100 = 1 5<br />
50<br />
50% =<br />
100 = 1 2<br />
100% = 100<br />
1000<br />
= 1 1000‰ =<br />
100<br />
1<br />
Проценти<br />
1‰ =<br />
и<br />
1000 промили<br />
2<br />
2‰ =<br />
1000 = 1<br />
500<br />
20<br />
20‰ =<br />
1000 = 1 50<br />
500<br />
500‰ =<br />
1000 = 1 2<br />
1000 = 1<br />
лат. per centum = од<br />
(кроз) сто<br />
лат. pro mille = од<br />
(кроз) хиљаду<br />
Пример 4.<br />
Приметимо да су формулације наредна два <strong>за</strong>датка исте.<br />
Цена једног производа је<br />
снижена <strong>за</strong> 20% и <strong>са</strong>да износи<br />
2 450 динара. Колика је била<br />
цена робе пре појефтињења?<br />
Ако <strong>са</strong> x означимо цену пре појефтињења, добијамо да је<br />
или еквивалентно<br />
Цена једног производа је<br />
снижена <strong>за</strong> петину и <strong>са</strong>да износи<br />
2 450 динара. Колика је била<br />
цена робе пре појефтињења?<br />
x – 20%x = 2 450, односно, x – 1 5 x = 2 450,<br />
80%x = 2 450, односно, 4 5 x = 2 450.<br />
Ако је размера целине<br />
G и дела P једнака p%,<br />
онда је<br />
G : P = 100 : p<br />
или<br />
G : 100 = P : p .<br />
Ако је размера целине<br />
G и дела P једнака p‰,<br />
онда је<br />
G : P = 1000 : p.<br />
Из последње једнакости имамо да је x = 3 062,5 динара. <br />
Пример 5.<br />
Најпознатија употреба промила је приликом изражавања количине алкохола у<br />
крви. Наиме, количина алкохола у грамима по кубном центиметру крви изражава<br />
се промилима. На пример, ако неко има 0,3‰ алкохола у крви, то значи да има 0,3<br />
грама на 1000 кубних центиметара крви. Горња граница издржљивости људског<br />
организма је између 4‰ и 5‰. При овим кoличинама алкохола у крви наступа<br />
кома па чак и смрт.<br />
Промилима се изражава и <strong>са</strong>линитет мора, тј. количина соли у грамима по<br />
килограму морске воде; <strong>са</strong>линитет од 1‰ значи да један килограм (хиљаду грама)<br />
морске воде <strong>са</strong>држи један грам соли.<br />
Салинитет Средозменог мора је 38‰. Најсланије море је Мртво море чији<br />
<strong>са</strong>линитет прелази 30%, тј. 300‰, што је око десет пута више од просечног<br />
<strong>са</strong>линитета мора. Због овако велике концентрације соли, живот у Мртвом мору не<br />
постоји. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
121
5<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Заступљеност АБО крвних група у Србији је следећа:<br />
• А – 41,8%,<br />
• О – 34,9%,<br />
• Б – 16,2%,<br />
• АБ – 7,1%.<br />
Да бисмо <strong>за</strong>ступљеност крвних група у Србији сликовитије прика<strong>за</strong>ли, користимо<br />
такозване кружне дијаграме (слика лево). Ове дијаграме добијамо тако што круг<br />
изделимо на кружне исечке тако да размера површине исечка и површине круга<br />
буде иста као размера одговарајуће групе људи и целе популације. Да бисмо<br />
то постигли, довољно је пун угао поделити на централне углове одговарајуће<br />
величине:<br />
41,8% ∙ 360° = 150,48°<br />
34,9% ∙ 360° = 125,64°<br />
16,2% ∙ 360° = 58,32°<br />
7,1% ∙ 360° = 25,56°. <br />
4.<br />
Пример 6.<br />
Задатак<br />
Поред поделе АБО крвних група, узима се у обзир и такозвани резус-фактор (Rh-<br />
-фактор). Сви људи се деле на Rh+ (РХ-позитивне) и Rh– (РХ-негативне), па свака<br />
AБO крвна група има две подгрупе: A– , A+ , O– , O+ , Б– , Б+ , AБ– , AБ+ . Крвна<br />
група O– је универ<strong>за</strong>лни давалац крви и у Србији има приближно 5,5% људи ову<br />
крвну групу. Узимајући у обзир податке из претходног примера, процени колико<br />
процената људи у Србији, који имају О крвну групу, има негативан Rh-фактор, а<br />
колико позитиван.<br />
Пример 7.<br />
Цена једног производа је у две продавнице била иста, 520 динара. Онда је у једној<br />
продавници цена најпре снижена <strong>за</strong> 15%, a <strong>за</strong>тим <strong>за</strong> 10%, а у другој продавници<br />
је <strong>са</strong>мо једанпут снижена <strong>за</strong> 25%. У којој продавници је <strong>са</strong>да овај производ<br />
јефтинији?<br />
Нова цена после<br />
повећавања, односно,<br />
снижавања цене x <strong>за</strong><br />
p% једнака је<br />
x ± p% ∙ x = (100 ± p)% ∙ x<br />
Прва продавница<br />
Снижење 15%<br />
15% ∙ 520 = 78<br />
520 – 78 = 442<br />
Снижење 10%<br />
10% ∙ 442 = 44,2<br />
442 – 44,2 = 397,8<br />
Друга продавница<br />
Снижење 25%<br />
25% ∙ 520 = 130<br />
520 – 130 = 390<br />
Дакле, производ је јефтинији у продавници у којој је цена <strong>са</strong>мо једанпут снижена<br />
<strong>за</strong> 25%. <br />
122<br />
5.<br />
Задатак<br />
Ако је неки производ поскупео 25%, колико процената нову цену треба снизити<br />
да би се добила првобитна цена?<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Пропорционалност<br />
Пример 8.<br />
У ком односу треба помешати растворе алкохола од 60% и 85% да би се добио<br />
раствор од 70%?<br />
Ако је x kg количина раствора алкохола од 60%, онда у њој има 60% ∙ x = 0,6x<br />
алкохола.<br />
Ако је y kg количина раствора алкохола од 85%, онда у њој има 85% ∙ y = 0,85y<br />
алкохола.<br />
Када ове количине помешамо и добијемо (x + y) kg новог раствора, у њему има<br />
0,6x + 0,85y алкохола. Да би ова смеша представљала раствор алкохола од 70%,<br />
потребно је да важи једнакост:<br />
0,6x + 0,85y = 0,7(x + y).<br />
Из ове једнакости даље добијамо да је (0,7 – 0,6)x = (0,85 – 0,7)y, тј. 0,1x = 0,15y,<br />
одакле следи да је<br />
x : y = 0,15 : 0,1 = 3 : 2. <br />
Рачун мешања<br />
Укупна количина: 750 ml<br />
Алкохола:<br />
40% ∙ 750 ml = 300 ml<br />
6. Задатак<br />
Које количине раствора алкохола од 60% и раствора алкохола од 85% треба<br />
помешати да би се добило 50 l раствора алкохола од 70%?<br />
Пример 9.<br />
Три породице су <strong>за</strong>купиле на недељу дана кућу на мору <strong>за</strong> 75 000 динара.<br />
Трошкове су поделили сразмерно броју чланова. Ако једна породица има три<br />
члана, друга четири а трећа пет, одредимо суму коју <strong>за</strong> <strong>за</strong>куп треба да издвоји<br />
свака породица.<br />
Ако <strong>са</strong> x, y, z означимо суме које треба редом да издвоје трочлана, четворочлана и<br />
петочлана породица, онда добијамо да је<br />
x + y + z = 75 000 и x : y : z = 3 : 4 : 5.<br />
Из друге једнакости добијамо да је x = 3k, y = 4k, z = 5k, <strong>за</strong> неко k, а <strong>за</strong>тим, узимајући<br />
у обзир и прву једнакост, имамо да је<br />
3k + 4k + 5k = 12k = 75 000.<br />
Дакле, k = 75 000 : 12 = 6 250, што значи да трочлана пoродица треба да плати<br />
x = 3 ∙ 6 250 = 18 750 динара, четворочлана y = 4 ∙ 6 250 = 25 000 динара, а петочлана<br />
z = 5 ∙ 6 250 = 31 250 динара. <br />
Рачун поделе<br />
Пример 10.<br />
Три породице треба да поделе трошкове копања бунара који су износили 140 000<br />
динара. Договор је да поделу изврше обрнуто сразмерно удаљености бунара од<br />
својих кућа, при чему је једна кућа од бунара удаљена 300 метара, друга 600 метара<br />
и трећа 1200 метара.<br />
Ако <strong>са</strong> x, y, z означимо одговарајуће суме, онда добијамо да је<br />
1<br />
x + y + z = 140 000 и x : y : z =<br />
300 : 1<br />
600 : 1<br />
1200 .<br />
Одавде, као у претходном примеру, рачунамо да је: x = 80 000 динара, y = 40 000<br />
динара и z = 20 000 динара. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
123
5<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Каматни рачун<br />
По<strong>за</strong>јмљивање и улагање новца представљају део свакодневног пословања. При<br />
томе, једна страна даје новац другој, очекујући да јој се новац <strong>за</strong> неко време врати<br />
увећан <strong>за</strong> одређену суму.<br />
На пример, чување новца у банци је улагање <strong>за</strong> особу чији је новац, док је то <strong>за</strong><br />
банку по<strong>за</strong>јмљивање новца: улагач даје новац банци, а банка по<strong>за</strong>јмљени новац<br />
користи <strong>за</strong> сопствено пословање. С друге стране, по<strong>за</strong>јмљивање новца (узимање<br />
кредита) од банке <strong>за</strong> банку представља улагање. У сваком случају, онај ко улаже<br />
очекује да се уложени новац врати увећан <strong>за</strong> одређену суму због коришћења<br />
по<strong>за</strong>јмљеног новца.<br />
Уложена сума новца назива се главница, док се очекивана добит након одређеног<br />
времена назива камата или интерес. Колика ће камата (добит) бити <strong>за</strong>виси од<br />
договорене каматне стопе која се изражава у процентима и представља добит коју<br />
би донело инвестирање суме од 100 динара (евра или неке друге валуте која се<br />
користи) <strong>за</strong> годину дана и временског периода израженог у годинама.<br />
Имајући у виду значење каматне стопе p%, једноставно рачунамо добит K <strong>за</strong><br />
главницу G и период од t година:<br />
K<br />
p = t 1 ∙ G<br />
100 ,<br />
тј.<br />
p<br />
K = G ∙ ∙ t = G ∙ p% ∙ t.<br />
100<br />
Последња фомула се назива проста каматна формула.<br />
У пракси се проста каматна формула углавном користи <strong>за</strong> периоде који нису дужи<br />
од годину дана. Тако, ако је новац уложен на m месеци, при чему је 1 ≤ m ≤ 12,<br />
камата износи:<br />
K = G ∙ p% ∙ m 12 ,<br />
а ако је уложен на d дана, 1 ≤ d ≤ 360, онда је камата:<br />
d<br />
K = G ∙ p% ∙<br />
360 ,<br />
под претпоставком (због једноставнијег рачуна) да сваки месец има 30 дана, а<br />
година 360 дана.<br />
124<br />
Пример 11.<br />
Неко је узео кредит од 150 000 динара на годину дана, <strong>са</strong> каматном стопом од 5,1%.<br />
Колику добит ће остварити банка?<br />
Банкa је уложила G = 150 000 динара, каматна стопа је p = 5,1% = 0,051 и временски<br />
период t = 1. Дакле,<br />
K = G ∙ p ∙ t = 150 000 ∙ 0,051 ∙ 1 = 7 650. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Пропорционалност<br />
Пример 12.<br />
Неко је орочио 320 000 динара на три месеца, <strong>са</strong> годишњом каматном стопом од<br />
7%. Колико ће новца подићи по истеку договореног периода?<br />
G = 320 000, p = 7% = 0,07, t = 0,25;<br />
K = 320 000 ∙ 0,07 ∙ 0,25 = 5 600.<br />
Дакле, улагач ће подићи 320 000 + 5 600 = 325 600 динара. <br />
За временске периоде дуже од годину дана, након истека сваке године главница се<br />
увећава <strong>за</strong> камату, па се даље рачуна <strong>са</strong> новом главницом. На тај начин добијамо<br />
такозвану сложену каматну формулу.<br />
Ако је неко орочио суму G <strong>са</strong> каматном стопом p% и подиже новац тек по истеку n<br />
година, онда је укупна сума након:<br />
• 1 године једнака G(1 + p%),<br />
• 2 године једнака G(1 + p%)(1 + p%),<br />
• 3 године једнака G(1 + p%)(1 + p%)(1 + p%),<br />
• n годинa једнака G(1 + p%) n .<br />
Није тешко <strong>за</strong>кључити да, уколико би иста особа после сваке године поди<strong>за</strong>ла<br />
камату, после n година би укупно подигла:<br />
G(1 + np%).<br />
Пример 13.<br />
Неко је орочио 100 000 динара на 3 године <strong>са</strong> каматном стопом 4,2%. Колико<br />
новца ће подићи након истека овог периода:<br />
1) ако после сваке истекле године подиже камату;<br />
2) ако подиже новац након три године?<br />
У првом случају користимо просту каматну формулу, а у другом сложену каматну<br />
формулу.<br />
1) 100 000 ∙ (1 + 3 ∙ 0,042) = 112 600.<br />
2) 100 000 ∙ (1 + 0,042) 3 = 113 136,6088. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
125
5<br />
2<br />
1 57648 9<br />
0<br />
mm<br />
inches<br />
A<br />
Задаци<br />
Размере и пропорције<br />
1. У табели су дати односи америчких јединица мере <strong>за</strong> дужину и стандардних<br />
јединица мерe <strong>за</strong> дужину.<br />
1 inch (in) [инч] 25,4 mm<br />
1 foot (ft) [фут, стопа] 12 in 30,48 сm<br />
1 yard (yd) [јард] 3 ft 0,9144 m<br />
1 mile (mi) [миља] 5 280 ft 1,609 km<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17<br />
1 2 3 4 5 6<br />
1) Дијагонала ТВ екрана дугачка је 37 инча. Колика је њена дужина у<br />
центиметрима?<br />
2) Растојање између Вашингтона и Њујорка, ваздушном линијом износи 204<br />
миље. Колико је то растојање у километрима?<br />
3) Колико приближно инча има један центиметар?<br />
2. Формирај пропорцију, ако је могуће, од бројева 15, 18, 35 и 42.<br />
3. Одреди број x, ако је:<br />
1) x : 1 3 = 2 5 : 3 4 ; 2) 0,3 : x = 0,6 : 0,2 ; 3) x : 1 1 3 = 1 2 5 : 1 3 ; 4) 0,01 : 0,1 = x : 0,01.<br />
4<br />
4. Одреди продужену пропорцију, ако је x : y = 3 : 5, y : z = 2 : 3 и z : u = 4 : 3.<br />
5. Докажи следеће специјалне случајеве теореме <strong>са</strong> стране 85. Нека су a, b, c и d<br />
реални бројеви, сви различити од нуле, такви да је a : b = c : d. Онда је:<br />
1) (a + c) : (b + d) = a : b, под условом да је b + d ≠ 0;<br />
2) (a – c) : (b – d) = a : b, под условом да је b – d ≠ 0;<br />
3) (2a – 3c) : (2b – 3d) = a : b, под условом да је 2b – 3d ≠ 0;<br />
4) (ax + cy) : (bx + dy) = a : b, <strong>за</strong> све бројеве x и y такве да је bx + dy ≠ 0 .<br />
Збир углова<br />
конвексног<br />
четвороугла једнак<br />
је 360°.<br />
6. Нека су a, b, c, d, α, β, γ и δ реални бројеви, сви различити од нуле. Ако је<br />
a : b = c : d, докажи да је (αa + βb) : (γa + δb) = (αc + βd) : (γc + δd).<br />
7. Одреди углoве α, β, γ и δ конвексног четвороугла, ако је α : β : γ : δ = 1 : 2 : 3 : 4.<br />
8. Одреди бројеве x, y и z, ако је x : y : z = 3 : 5 : 7 и x + 2y + 3z = 51.<br />
9. Одреди бројеве x, y и z, ако је x : y = 5 : 6, y : z = 2 : 3 и x + y + z = 80.<br />
Б<br />
10. Нека су a, b, c и d бројеви различити од нуле такви да је b – 3a ≠ 0, 2b + d ≠ 0 и<br />
(a – 3c) : (b – 3d) = (2a + c) : (2b + d). Докажи да је a : b = c : d.<br />
11. Нека су a 1<br />
, a 2<br />
, ..., a n<br />
и b 1<br />
, b 2<br />
, ..., b n<br />
реални бројеви, сви различити од нуле, такви<br />
да је a 1<br />
: a 2<br />
: ... : a n<br />
= b 1<br />
: b 2<br />
: ... : b n<br />
. Докажи да је<br />
k 1<br />
a 1<br />
+ k 2<br />
a 2<br />
+ ... + k n<br />
a n<br />
k 1<br />
b 1<br />
+ k 2<br />
b 2<br />
+ ... + k n<br />
b n<br />
= l 1a 1<br />
+ l 2<br />
a 2<br />
+ ... + l n<br />
a n<br />
l 1<br />
b 1<br />
+ l 2<br />
b 2<br />
+ ... + l n<br />
b n<br />
<strong>за</strong> било које бројеве k 1<br />
, k 2<br />
, ... ,k n<br />
, l 1<br />
, l 2<br />
, ... , l n<br />
, такве да су бројеви који образују<br />
пропорцију различити од нуле.<br />
126<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Пропорционалност<br />
12. Одреди неколико тројки бројева (a, b, c) које <strong>за</strong>довољавају пропорцију<br />
b – a<br />
c – b = c a .<br />
Директна и обрнута пропорционалност<br />
13. Шта је повољније купити, боцу <strong>са</strong> 0,5 l сока по цени од 64 динара или боцу <strong>са</strong><br />
1,25 l истог сока по цени од 134 динара?<br />
А<br />
14. Нацртај график <strong>за</strong>висности између пређеног пута (у метрима) и протеклог<br />
времена (у секундама) при равномерном кретању брзином од 0,5 m/s.<br />
15. Брзина гусенице A je 10 dm/h, брзина гусенице B је 10 cm/min, а брзина<br />
гусенице C је 10 mm/s. Која гусеница је најбржа, а која је најспорија?<br />
16. Нацртај график <strong>за</strong>висности између протеклог времена (у <strong>са</strong>тима) и<br />
просечне брзине кретања (у километрима на <strong>са</strong>т) приликом преласка пута<br />
дугачког 2 km.<br />
Примене пропорција<br />
17. За палачинке је потребно: 200 g брашна, 200 ml млека, 200 ml воде, 2 јајета и<br />
30 g уља. Да бисмо направили смесу <strong>за</strong> палачинке од 5 јаја, колико је потребно<br />
осталих <strong>са</strong>стојака?<br />
А<br />
18. За транспорт грађевинског материјала потребно је 15 камиона носивости од<br />
3 тоне. Колико камиона носивости од 5 тона је потребно <strong>за</strong> транспорт исте<br />
количине материјала?<br />
19. Колико сијалица од 100 W даје исто осветљење као 24 сијалица од 75 W?<br />
20. Од 5 kg брашна испече се 10 хлебова од по 750 g. Колико хлебова од по 1 kg се<br />
може добити од 6 kg брашна?<br />
21. Три кројача <strong>за</strong> 5 дана, радећи по 4 <strong>са</strong>та дневно, <strong>са</strong>шију 10 капута.<br />
1) За колико дана ће 6 кројача <strong>са</strong>шити 25 капута ако раде 5 <strong>са</strong>ти дневно?<br />
2) Колико капута ће <strong>са</strong>шити 4 кројача <strong>за</strong> 3 дана ако раде 8 <strong>са</strong>ти дневно?<br />
3) Колико <strong>са</strong>ти дневно треба да раде два кројача да би <strong>за</strong> 6 дана <strong>са</strong>шили 10<br />
капута?<br />
4) Колико кројача ће <strong>за</strong> 9 дана, радећи по 5 <strong>са</strong>ти дневно, <strong>са</strong>шити 30 капута?<br />
22. Салинитет Средоземног мора је 38‰. Колико има соли у 2 t воде из овог мора?<br />
23. Један производ је два пута појефтинио <strong>за</strong> исти проценат. Први пут је цена<br />
снижена <strong>за</strong> 250 динара, а други пут <strong>за</strong> 200 динара. За колико процената је цена<br />
снижена сваки пут и колика је била цена производа пре првог снижења?<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
127
5<br />
2<br />
1 57648 9<br />
24. Према подацима из 2010. године, <strong>за</strong> приступ интернету највише се користи<br />
Firefox <strong>са</strong> уделом од чак 42,2%. На другом месту је Internet Explorer <strong>са</strong> уделом<br />
на тржишту од 25,8%, док је на трећем месту Google Chrome који држи 25%<br />
тржишта.<br />
1) У ком проценту су <strong>за</strong>ступљени остали претраживачи?<br />
2) Одреди приближне вредности централних углова кружних исечака кружног<br />
дијаграма <strong>за</strong>ступљености интернет претраживача на тржишту.<br />
25. Каратима се изражава финоћа легура злата које поред злата углавном <strong>са</strong>држе<br />
бакар јер он не квари боју злата, а повећава му чврстоћу. Број карата X се<br />
одређује формулом X = 24 M z, где је M<br />
M z<br />
ма<strong>са</strong> чистог злата у легури, а M u<br />
је<br />
u<br />
укупна ма<strong>са</strong> легуре. Чисто злато (проценат злата је 100%) има 24 карата.<br />
Колико процената злата <strong>са</strong>држи 18-каратна легура злата?<br />
26. У ком односу треба помешати чисто злато <strong>са</strong> 18-каратним да би се добило<br />
22-каратно злато?<br />
27. На складишту има белог брашна по цени од 50 динара по килограму и црног<br />
брашна по цени од 35 динара по килограму. У ком односу треба помешати<br />
ове две врсте брашна да би се добила мешавина по цени од 40 динара по<br />
килограму?<br />
28. Колико грама раствора сумпорне киселине од 96% треба додати у 15,5 l воде да<br />
би се добио раствор од 3%?<br />
29. Седам литара сланог раствора од 4% помешано је <strong>са</strong> другим сланим раствором<br />
и добијено је 11 литара новог раствора. Ако је 5% соли у новом раствору,<br />
одреди јачину другог раствора.<br />
30. Четири радника су <strong>за</strong>радила 98 400 динара. Први радник је радио 10 дана по<br />
6 <strong>са</strong>ти дневно, други радник је радио 8 дана по 8 <strong>са</strong>ти дневно, трећи радник је<br />
радио 12 дана по 6 <strong>са</strong>ти дневно и четврти је радио 10 дана по 5 <strong>са</strong>ти дневно.<br />
Колико сваки радник треба да добије?<br />
31. Уложено је 100 000 динара у банку која плаћа камату 4,2% годишње.<br />
1) Колика ће камата бити након 8 месеци?<br />
2) Колико новца се може подићи након 3 године ако се камата рачуна<br />
сложеном каматном формулом?<br />
128<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Подударност дужи и углова (130)<br />
А Аксиоме подударности и основне последице; <strong>са</strong>бирање и упоређивање<br />
дужи, одн. углова; врсте углова; теорема о јединствености нормале<br />
и основна особина једнакокраког троугла; кружнице и кругови;<br />
симетрала дужи и симетрала угла (130)<br />
Ставови подударности троуглова и неке важне последице (137)<br />
А Ставови подударности троуглова СУС, УСУ, ССС и ССУ (137)<br />
В Докази ставова подударности троуглова (138)<br />
А Важне последице ставова подударности троуглова: теорема о<br />
унакрсним угловима; теореме о угловима на трансвер<strong>за</strong>ли (142)<br />
Основне особине троугла (144)<br />
А Углови троугла; однос страница и углова троугла; неједнакост троугла<br />
(144)<br />
Б Центар опи<strong>са</strong>не, одн. упи<strong>са</strong>не кружнице троугла; висине и ортоцентар<br />
троугла (146)<br />
Основне особине круга (148)<br />
А Централни и периферијски угао троугла; тангентне дужи (148)<br />
В Тетивни и тангентни четвороугао (150)<br />
Основне особине паралелограма и трапе<strong>за</strong> (151)<br />
А Паралелограм; специјалне врсте паралелограма; трапез (151)<br />
Вектори (155)<br />
А Појам вектора; нула-вектор, супротни вектор и <strong>са</strong>бирање вектора;<br />
множење вектора реалним бројем; (155)<br />
Б Примене вектора (162)<br />
Геометријске конструкције (163)<br />
А Основне етапе решавања конструктивних <strong><strong>за</strong>датака</strong> (163)<br />
Изометријске трансформације (170)<br />
А Појам изометријске трансформације; осна и централна симетрија;<br />
ротација; транслација (170)<br />
Б Композиција изометрија; основна теорема о изометријама равни (176)<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
А<br />
Аксиоме<br />
подударности<br />
Подударност дужи и углова<br />
У овом поглављу наводимо аксиоме које се односе на појам подударности. Реч<br />
је о односу међу дужима, одн. међу угловима. Аксиоме наводимо према чувеној<br />
књизи Основни геометрије, великог немачког математичара Давида Хилберта<br />
(1862–1943). Упоредо наводимо аксиоме које се односе на подударност дужи и<br />
аксиоме које се односе на подударности углова. Спи<strong>са</strong>к <strong>за</strong>вршавамо аксиомом која<br />
повезује подударност дужи и подударност углова.<br />
Подударност дужи и подударност углова јесу релације еквиваленције.<br />
За било које дужи AB, A 1<br />
B 1<br />
и A 2<br />
B 2<br />
:<br />
(Р) AB ≅ AB (тј. свака дуж је подударна <strong>са</strong>мој<br />
себи);<br />
(С) из AB ≅ A 1<br />
B 1<br />
следи A 1<br />
B 1<br />
≅ AB;<br />
(Т) из AB ≅ A 1<br />
B 1<br />
и A 1<br />
B 1<br />
≅ A 2<br />
B 2<br />
следи<br />
AB ≅ A 2<br />
B 2<br />
(тј. ако су две дужи подударне<br />
трећој, онда су подударне и међу собом).<br />
За било које углове aOb, a 1<br />
O 1<br />
b 1<br />
и a 2<br />
O 2<br />
b 2<br />
:<br />
(Р) aOb ≅ aOb (тј. сваки угао је подударан <strong>са</strong>м<br />
себи);<br />
(С) из aOb ≅ a 1<br />
O 1<br />
b 1<br />
следи a 1<br />
O 1<br />
b 1<br />
≅ aOb;<br />
(Т) из aOb ≅ a 1<br />
O 1<br />
b 1<br />
и a 1<br />
O 1<br />
b 1<br />
≅ a 2<br />
O 2<br />
b 2<br />
следи<br />
aOb ≅ a 2<br />
O 2<br />
b 2<br />
(тј. ако су два угла подударна<br />
трећем, онда су подударна и међу собом).<br />
Аксиоме о преношењу<br />
дужи и углова<br />
Претходне особине нећемо посебно истицати у доказима. Такође,<br />
подразумевамо и да је AB ≅ BA и aOb ≅ bOa.<br />
Ако је AB произвољна дуж, тада<br />
на свакој полуправој Pp постоји<br />
јединствена тачка Q таква да је<br />
AB ≅ PQ.<br />
Нека је aOb произвољан конвек<strong>са</strong>н угао. Тада <strong>за</strong> сваку<br />
полуправу Pp, у једној од полуравни одређеној правом која<br />
<strong>са</strong>држи полуправу Pp, постоји јединствена полуправа Pq таква<br />
да је aOb ≅ pPq.<br />
A<br />
B<br />
b<br />
q<br />
P Q p<br />
O<br />
a<br />
P<br />
p<br />
Аксиоме о <strong>са</strong>бирању дужи<br />
и углова<br />
Нека je A – B – C и<br />
A 1<br />
– B 1<br />
– C 1<br />
. Ако је AB ≅ A 1<br />
B 1<br />
и<br />
BC ≅ B 1<br />
C 1<br />
, онда је и AC ≅ A 1<br />
C 1<br />
.<br />
Нека се полуправе Ob и O 1<br />
b 1<br />
налазе редом у конвексним<br />
угловима aOc и a 1<br />
O 1<br />
c 1<br />
. Ако је aOb ≅ a 1<br />
O 1<br />
b 1<br />
и bOc ≅ b 1<br />
O 1<br />
c 1<br />
,<br />
онда је aOc ≅ a 1<br />
O 1<br />
c 1<br />
.<br />
C<br />
B<br />
A<br />
a<br />
O<br />
c1<br />
O 1<br />
b 1<br />
A<br />
1<br />
B<br />
1<br />
C 1<br />
b<br />
c<br />
a 1<br />
130<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Ве<strong>за</strong> између подударности дужи и подударности углова успостављена је следећом<br />
аксиомом, коју ћемо краће називати аксиома везе.<br />
Ако су ABC и A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
два троугла таква да је:<br />
AB ≅ A 1<br />
B 1<br />
, AC ≅ A 1<br />
C 1<br />
и BAC ≅ B 1<br />
A 1<br />
C 1<br />
,<br />
онда је ABC ≅ A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
и ACB ≅ A 1<br />
C 1<br />
B 1<br />
.<br />
A C 1<br />
1<br />
A<br />
B<br />
1<br />
A<br />
B<br />
C<br />
C<br />
Ослањајући се на аксиоме подударности уводимо важне појмове геометрије и<br />
доказујемо бројне њихове особине. Наредним дефиницијама уводимо поредак<br />
међу дужима и поредак међу угловима.<br />
A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
B<br />
Дуж AB је мања од дужи CD, у ознаци AB<br />
< CD, ако постоји тачка E таква да је<br />
C – E – D и CE ≅ AB. Кажемо и да је дуж<br />
CD већа од дужи AB, CD > AB.<br />
Угао aOb је мањи од угла cTd, у ознаци<br />
aOb < cTd, ако унутар угла cTd постоји полуправа<br />
Te таква да је aOb ≅ cTe. У овом случају кажемо и да<br />
је cTd већи од угла aOb, cTd > aOb.<br />
A<br />
B<br />
AB ≅ CE < CD<br />
C E D<br />
За сваке две дужи AB и CD важи AB < CD или AB ≅ CD или<br />
CD < AB.<br />
Такође, <strong>за</strong> свака два угла aOb и cTd важи aOb < cTd или<br />
aOb ≅ cTd или aOb > cTd.<br />
b<br />
a d<br />
e<br />
T<br />
O<br />
c<br />
aOb ≅ cTe < cTd<br />
Дуж PQ је збир дужи AB и CD, у ознаци<br />
PQ ≅ AB + CD, ако постоји тачка R таква<br />
да је P – R – Q, AB ≅ PR и CD ≅ RQ.<br />
Угао pSq је збир углова aOb и cTd, у ознаци<br />
pSq ≅ aOb + cTd, ако унутар угла pSq постоји<br />
полуправа Sr таква да је aOb ≅ pSr и cTd ≅ qSr.<br />
A<br />
B C<br />
AB ≅ PR, CD ≅ QR<br />
P R Q<br />
PQ = AB + CD<br />
D<br />
a<br />
b<br />
p<br />
r<br />
aOb ≅ pSr, cTd ≅ qSr<br />
d<br />
q<br />
O<br />
T<br />
c<br />
pSq = aOb + cTd<br />
S<br />
На природан начин дефинишемо разлику две дужи које нису подударне, одн.<br />
разлику два угла која нису подударна.<br />
Ако је AB > CD, дуж PQ је разлика дужи<br />
AB и CD, у ознаци PQ ≅ AB – CD, ако је<br />
AB ≅ PQ + CD.<br />
Ако је aOb > cTd, угао pSq је разлика углова aOb и<br />
cTd, у ознаци pSq ≅ aOb-cTd, ако је<br />
aOb ≅ pSq + cTd.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
131
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
упоредни углови<br />
Два угла су суседна ако имају један <strong>за</strong>једнички крак и осим тачака тог<br />
крака немају других <strong>за</strong>једничких тачака. Два суседна угла су упоредна (или<br />
напоредна) ако је њихов збир опружен угао.<br />
a<br />
b<br />
оштар<br />
угао<br />
прав<br />
угао<br />
туп<br />
угао<br />
O<br />
b<br />
1 2<br />
a<br />
1 2<br />
a<br />
1<br />
n<br />
A<br />
b<br />
1<br />
Прав угао<br />
b<br />
O<br />
2<br />
n<br />
1 2<br />
подножје<br />
нормале n 1<br />
a<br />
2<br />
Наредном дефиницијом уводимо познате врсте конвексних углова.<br />
Конвек<strong>са</strong>н угао је:<br />
– оштар ако је мањи од свог упоредног угла;<br />
– прав ако је подударан свом упоредном углу;<br />
– туп ако је већи од свог упоредног угла.<br />
Изоставићемо доказе следећих тврђења:<br />
• сваки угао подударан правом углу такође је прав;<br />
• свака два права угла су међусобно подударна.<br />
Две праве a и b које се секу у некој тачки O образују четири неопружена конвексна<br />
угла (слика лево). Ако је један од ових углова прав, једноставно се уочава да су и<br />
остала три угла такође прави углови.<br />
Ако две праве p и q које се секу образују праве углове, кажемо да се те две<br />
праве секу под правим углом, односно да су нормалне и пишемо p ⊥ q. За две<br />
праве које се секу под правим углом кажемо и да су управне или ортогоналне.<br />
Права која <strong>са</strong>држи тачку A и нормална је на p назива се нормала из A на p, док се<br />
пресек нормале и праве p назива подножје те нормале. Наравно, уколико A p,<br />
онда је тачка A подножје одговарајуће нормале.<br />
p<br />
подножје<br />
нормале n 1<br />
B<br />
Примену аксиома подударности илуструјемо доказујући један део наредне важне<br />
теореме.<br />
Теорема о јединствености<br />
нормале<br />
За сваку праву p и тачку A постоји јединствена права која <strong>са</strong>држи A и<br />
нормална је на p.<br />
Доказ. Дока<strong>за</strong>ћемо <strong>са</strong>мо да постоји нормала из A на p, у<br />
случају када A p.<br />
A<br />
a<br />
Нека је P произвољна тачка праве p. Ако је права PA<br />
нормална на p доказ је <strong>за</strong>вршен. Претпоставимо <strong>за</strong>то, да PA<br />
није нормално на p. Полуправу на правој p чији је почетак P<br />
и која <strong>са</strong> PA образује оштар угао означићемо Pp.<br />
P<br />
p<br />
132<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Према аксиоми о преношењу углова, у полуравни коју<br />
одређује права p и која не <strong>са</strong>држи PA постоји јединствена<br />
полуправа Pa 1<br />
таква да је pPa 1<br />
≅ pPA.<br />
Према аксиоми о преношењу дужи, на попуправој Pa 1<br />
постоји јединствена тачка A 1<br />
таква да је PA 1<br />
≅ PA.<br />
Нека је S пресек праве p и дужи AA 1<br />
. Тада <strong>за</strong> ∆APS и ∆A 1<br />
PS<br />
важи:<br />
PA ≅ PA 1<br />
, PS ≅ PS и APS ≅ A 1<br />
PS,<br />
па према аксиоми о вези између подударности дужи и<br />
подударности углова <strong>за</strong>кључујемо да је ASP ≅ A 1<br />
SP.<br />
Углови ASP и A 1<br />
SP су упоредни и међусобно подударни,<br />
одакле следи да су прави. Дакле, права AA 1<br />
јесте нормала из<br />
A на p.<br />
Доказ да је нормала јединствена изостављамо.<br />
Изостављамо и доказ у случају да A p. ■<br />
P<br />
P<br />
P<br />
A a<br />
a<br />
A 1 1<br />
A a<br />
S<br />
A 1<br />
a1<br />
A a<br />
A 1<br />
S<br />
a<br />
1<br />
p<br />
p<br />
p<br />
Троугао чије су две странице подударне назива се једнакокраки троугао.<br />
Подударне странице називају се краци троугла, а трећа страница је<br />
основица тог троугла. Теме наспрам основице једнакокраког троугла<br />
назива се врх тог троугла.<br />
Једнакокраки троугао<br />
угао при врху<br />
A<br />
Наредна теорема изражава основну особину једнакокраког троугла. Још у давна<br />
времена тврђење је названо и „магарећи мост”. Постоје многобројна тумачења о<br />
пореклу овог назива. Најпопуларније је оно тумачење према којем је ово тврђење<br />
„мост” ка озбиљнијој геометрији који не може „прећи” <strong>са</strong>мо магарац.<br />
Наспрам подударних страница троугла налазе се подударни углови.<br />
крак<br />
крак<br />
основица<br />
B<br />
C<br />
углови на основици<br />
Магарећи мост<br />
Доказ. Примењујемо аксиому о вези између подударности дужи и подударности<br />
углова. Да би примена ове аксиоме била очигледнија, уводимо скраћени <strong>за</strong>пис ове<br />
аксиоме:<br />
BA ≅ B 1<br />
A 1<br />
BC ≅ BC 1<br />
<br />
BAC ≅ B 1<br />
A 1<br />
C 1<br />
ABC ≅ A 1<br />
B 1<br />
C<br />
BCA ≅ B 1<br />
C 1<br />
A 1<br />
1<br />
при чему је корисно <strong>за</strong>мислити да наведена импликација важи <strong>за</strong> било које две<br />
уређене тројке неколинеарних тачака (A, B, C) и (A 1<br />
, B 1<br />
, C 1<br />
).<br />
Нека је ABC једнакокраки троугао чији је врх тачка B, BA ≅ BC. Тада <strong>за</strong> уређене<br />
тројке (A, B, C) и (C, B, A) важи BA ≅ BC, BC ≅ BA и ABC ≅ CBA. Користећи<br />
последњу аксиому <strong>за</strong>кључујемо да је BAC ≅ BCA. ■<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
133
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
кружница k(O, r)<br />
центар О<br />
Кружнице и<br />
кругови<br />
полупречник r<br />
Нека су O и A две различите тачке неке равни π. Скуп свих тачака X равни π<br />
таквих да је OX ≅ OA назива се кружница (или кружна линија) и обележава се<br />
k(O, OA). Тачка O се назива центар кружнице. За било коју тачку X кружнице,<br />
дуж OX називамо полупречником кружнице.<br />
Полупречник кружнице често се означава неким малим словом латинице.<br />
Наредна тврђења, која се односе на међусобне осносе две кружнице, нећемо<br />
детаљно образлагати и доказивати. Нека су k(O, r) и k(S, s) кружнице, при чему је<br />
r < s.<br />
O<br />
r<br />
d<br />
s<br />
S<br />
O<br />
r<br />
T<br />
d<br />
s<br />
S<br />
O<br />
r<br />
A<br />
d<br />
B<br />
s<br />
S<br />
Ако је OS > r + s,<br />
кружнице k(O, r) и<br />
k(S, s) немају <strong>за</strong>једничких<br />
тачака.<br />
Ако је OS = r + s, кружнице<br />
k(O, r) и k(S, s) имају једну<br />
<strong>за</strong>једничку тачку и кажемо да се<br />
додирују споља у тој тачки.<br />
Ако је s – r < OS < r + s,<br />
кружнице k(O, r) и<br />
k(S, s) имају две <strong>за</strong>једничке<br />
тачке.<br />
T<br />
r<br />
s<br />
Od<br />
S<br />
Ако је OS = s – r,<br />
кружнице k(O, r) и<br />
k(S, s) имају једну<br />
<strong>за</strong>једничку тачку и<br />
кажемо да се додирују<br />
изнутра у тој тачки.<br />
r<br />
s<br />
d<br />
O<br />
S<br />
Ако је OS < s – r,<br />
кружнице<br />
k(O, r) и k(S, s) немају<br />
<strong>за</strong>једничких тачака.<br />
p<br />
Размотримо и међусобне односе кружнице k(O, r) и праве p. Нека је P подножје<br />
нормале из O на p. Наравно, ако O p, онда O и P означавају исту тачку.<br />
P<br />
O<br />
тачка додира<br />
p P тангента<br />
p<br />
P<br />
сечица<br />
k(O, r) k(O, r) k(O, r)<br />
O<br />
O<br />
А<br />
B<br />
Ако је OP > r,<br />
кружница k(O, r)<br />
и права p немају<br />
<strong>за</strong>једничких тачака.<br />
Ако је OP = r, кружницa k(O, r) и<br />
права p имају једну <strong>за</strong>једничку тачку.<br />
Тада је права p тангента кружнице<br />
k(O, r). Тангента је нормална на<br />
полупречник одређен тачком додира.<br />
Ако је OP < r,<br />
кружницa k(O, r) и права<br />
p имају две <strong>за</strong>једничке<br />
тачке. Тада је права p<br />
сечица кружнице k(O, r).<br />
134<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Произвољна кружница k(O, r) неке равни одређује два скупа тачака у тој равни.<br />
Један од тих скупова чине тачке S такве да је OS > r; то је скуп спољашњих тачака<br />
кружнице. Други скуп <strong>са</strong>држи центар O и све тачке U такве да је OU < r; то је скуп<br />
унутрашњих тачака кружнице.<br />
Унија кружнице k(O, r) и њених унутрашњих тачака назива се круг и<br />
обележава се K(O, r). Тачка O je центар, а r је полупречник круга K(O, r).<br />
1. Задатак<br />
1) Анализирај међусобне односе два круга различитих полупречника.<br />
2) Анализирај међусобне односе круга и праве.<br />
Угао pOq чије је теме центар кружнице k(O, r) назива се централни угао те<br />
кружнице. Пресек кружнице k(O, r) и централног угла pOq назива се кружни лук<br />
и обележава се PQ, при чему су P и Q пресечне кружнице и редом кракова Op и<br />
Oq. Дуж PQ назива се тетива.<br />
Замислимо да се крак Oa угла aOb окреће око темена O ка краку Ob. Пут који<br />
пређе било која тачка покретног крака (која је наравно различита од O) јесте<br />
кружни лук чији је центар O. Зато се области неког угла углавном истичу цртањем<br />
неког кружног лука.<br />
b<br />
Кружнице су важне геометријске фигуре на чије се особине суштински ослањамо<br />
при геометријским конструкцијама. Подсећамо да геометријске конструкције<br />
изводимо користећи <strong>са</strong>мо обичан лењир и шестар. Употреба троугаоног лењира,<br />
угломера и неких других помоћних средстава није дозвољена при конструкцијама.<br />
О<br />
A3<br />
AA 2<br />
1<br />
A<br />
a<br />
Средиште дужи AB је тачка S<br />
таква да је AS ≅ SB.<br />
Симетрала угла aOb је полуправа Os која<br />
припада углу таква да је aOs ≅ sOb.<br />
Средиште дужи и<br />
симетрала угла<br />
A<br />
S<br />
B<br />
O<br />
b<br />
a<br />
s<br />
Без дока<strong>за</strong> наводимо следећа два позната тврђења.<br />
Свака дуж има<br />
јединствено средиште.<br />
Сваки угао има јединствену<br />
симетралу.<br />
s<br />
Симетрала дужи је нормала на дуж која <strong>са</strong>држи средиште дужи.<br />
A<br />
S<br />
B<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
135
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Дока<strong>за</strong>ћемо једну теорему на којој је <strong>за</strong>сновано неколико важних конструкција.<br />
Нека је ABC једнакокраки троугао, AC ≅ BC. Ако је S средиште основице AB,<br />
онда је права SC нормална на AB и SC се налази на симетрали угла ACB.<br />
A<br />
C<br />
S<br />
s AB<br />
C<br />
B<br />
Доказ. Користећи теорему „магарећи мост”, из AC ≅ BC,<br />
<strong>за</strong>кључујемо да је CAS ≅ CBS. Према аксиоми везе између<br />
подударности дужи и подударности углова, из<br />
AC ≅ BC, AS ≅ BS и CAS ≅ CBS<br />
следи ASC ≅ BSC и ACS ≅ BCS.<br />
Углови ASC и BSC су упоредни, па како су подударни следи да<br />
су прави.<br />
Из ACS ≅ BCS следи да SC полови угао ACB. ■<br />
A<br />
C<br />
S<br />
B<br />
A<br />
S<br />
C 1<br />
C 2<br />
B<br />
Конструкција симетрале дужи AB. Конструишимо две кружнице истог<br />
полупречника r чији су центри тачке A и B. Да би кружнице имале две пресечне<br />
тачке, полупречник r мора бити већи од половине дужи AB. Очигледно, свака<br />
пресечна тачка кружница преставља врх једнакокраког троугла чија је основица<br />
AB. На основу претходног тврђења следи да пресечне тачке кружница одређују<br />
симетралу s AB<br />
дужи AB.<br />
P<br />
n<br />
p<br />
P<br />
n<br />
p<br />
2. Задатак<br />
Опиши конструкцију нормале на праву p из дате тачке P и<br />
образложи њену коректност.<br />
Напомена. На слици десно прика<strong>за</strong>не су конструкције у случају да<br />
P p и у случају да P p.<br />
O<br />
Q<br />
q<br />
s pOq<br />
Конструкција симетрале угла pOq. Прво конструишемо тачке P и Q на крацима<br />
Op и Oq такве да је OP ≅ OQ. Троугао POQ је једнакокраки, па према претходној<br />
теореми, симетрала угла pOq се налази на симетрали дужи PQ. Дакле, потребно је<br />
конструи<strong>са</strong>ти још једну тачку S, различиту од O, такву да је SP ≅ SQ.<br />
P<br />
p<br />
Често се на цртежима парови подударних дужи истичу тако што се преко слика<br />
тих дужи додају цртице, при чему су подударне дужи прецртане на исти начин.<br />
Аналогно томе, парови подударних углова истичу тако што се преко лукова додају<br />
цртице, при чему су лукови подударних углова прецртани цртицама на исти<br />
начин.<br />
136<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Ставови подударности троуглова<br />
и неке важне последице<br />
А<br />
Поједностављено говорећи, два троугла сматрамо подударним ако се један од<br />
њих може пренети тако да се потпуно поклопи <strong>са</strong> другим. Другим речима, два<br />
подударна троугла не разликују се ни по чему осим по положају у простору. Када<br />
уочимо да су странице и углови једног троугла једнаки страницама и угловима<br />
другог троугла, ослањајући се на осећај <strong>за</strong> геометријске односе, знамо да би се ти<br />
троуглови могли довести у положај такав да потпуно поклапају један другог, тј. да<br />
су подударни.<br />
ΔABC ≅ ΔPQR<br />
Два троугла ABC и A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
су подударна, у ознаци ∆ABC ≅ ∆A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
, ако су<br />
странице једног троугла подударне страницама другог и углови једног троугла<br />
подударни су угловима другог троугла.<br />
A<br />
C<br />
B<br />
Када <strong>за</strong>писујемо подударност два троугла, темена троуглова наводимо у складу<br />
<strong>са</strong> начином на који се ти троуглови могу „преклопити”. Ако се ∆ABC „поклапа”<br />
<strong>са</strong> ∆PQR тако што се A поклопи <strong>са</strong> P, B <strong>са</strong> Q и C <strong>са</strong> R, онда пишемо ∆ABC ≅ ∆PQR.<br />
Наравно, поред овог, исправни су и <strong>за</strong>писи ∆BCA ≅ ∆QRP, као и ∆BAC ≅ ∆QPR и<br />
слично.<br />
P<br />
R<br />
Q<br />
Из основне школе је познат значај ставова подударности троуглова. Користећи<br />
поједностављене сликовите <strong>за</strong>писе подсећамо на ове важне теореме геометрије.<br />
Сваки став подударности одговара знаку импликације изнад кога је наведен<br />
одговарајући назив.<br />
Први став подударности или став СУС<br />
AB = QP<br />
ABC = QPR<br />
BC = PR<br />
СУС<br />
∆ABC ≅ ΔQPR <br />
Други став подударности или став УСУ<br />
BCA = PRQ<br />
BC = PR<br />
ABC = QPR<br />
УСУ<br />
∆ABC ≅ ΔQPR <br />
Трећи став подударности или став ССС<br />
AB = QP<br />
CA = RQ<br />
BC = PR<br />
ССС<br />
∆ABC ≅ ΔQPR <br />
BCA = PRQ<br />
CA = RQ<br />
CAB = RQP<br />
AB = QP<br />
CAB = RQP<br />
CA = RQ<br />
BCA = PRQ<br />
ABC = QPR<br />
CAB = RQP<br />
Четврти став подударности или став ССУ<br />
AB = QP<br />
CA = RQ<br />
AB > CA<br />
BCA = PRQ<br />
ССУ<br />
∆ABC ≅ ΔQPR <br />
BC = PR<br />
CAB = RQP<br />
ABC = QPR<br />
A<br />
A<br />
A<br />
A<br />
C P Q<br />
B<br />
B<br />
R<br />
C P Q<br />
B<br />
R<br />
C P Q<br />
R<br />
C P Q<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
B<br />
R<br />
137
В<br />
Први став подударности<br />
или став СУС<br />
Два троугла су подударна ако су две странице и њима <strong>за</strong>хваћени угао једног<br />
троугла подударни двема страницама и <strong>за</strong>хваћеним углом другог троугла.<br />
B<br />
B<br />
A<br />
A<br />
C<br />
C<br />
B1<br />
1<br />
A<br />
A<br />
C<br />
1<br />
C<br />
B1<br />
1<br />
1<br />
Доказ. Нека је BA ≅ B 1<br />
A 1<br />
, BC ≅ B 1<br />
C 1<br />
и ABC ≅ A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
. Тада према аксиоми везе<br />
између подударности дужи и подударности углова важи BAC ≅ B 1<br />
A 1<br />
C 1<br />
и<br />
BAC ≅ B 1<br />
A 1<br />
C 1<br />
. Остаје још да се докаже да је CA ≅ C 1<br />
A 1<br />
. Претпоставимо да дужи<br />
CA и C 1<br />
A 1<br />
нису подударне.<br />
A<br />
Према аксиоми о преношењу дужи, C 1<br />
A 1<br />
<strong>са</strong>држи тачку<br />
A’ такву да је CA ≅ C 1<br />
A’. Применимо аксиому везе на<br />
ACB и A’C 1<br />
B 1<br />
: из CA ≅ C 1<br />
A’, CB ≅ C 1<br />
B 1<br />
и BAC ≅ B 1<br />
A 1<br />
C 1<br />
следи ABC ≅ A’B 1<br />
C 1<br />
.<br />
B<br />
C<br />
A<br />
C<br />
B1<br />
1<br />
Тада је A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
≅ A’B 1<br />
C 1<br />
, што противречи аксиоми о преношењу углова, јер<br />
различите полуправе B 1<br />
A 1<br />
и B 1<br />
A’ су <strong>са</strong> исте стране праве B 1<br />
C 1<br />
и <strong>са</strong> њом образују<br />
подударне углове. Дакле, мора бити CA ≅ C 1<br />
A 1<br />
. ■<br />
1<br />
A'<br />
Други став подударности<br />
или став УСУ<br />
Два троугла су подударна ако су страница и на њој налегли углови у једном<br />
троуглу подударни једној страници и налеглим угловима у другом троуглу.<br />
A<br />
A 1<br />
C<br />
C 1<br />
B<br />
B 1<br />
Доказ. Нека је CAB ≅ C 1<br />
A 1<br />
B 1<br />
, AB ≅ A 1<br />
B 1<br />
и ABC ≅ A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
.<br />
Докажимо прво да је AC ≅ A 1<br />
C 1<br />
. Претпоставимо да дужи<br />
AC и A 1<br />
C 1<br />
нису подударне. Према аксиоми о преношењу дужи,<br />
A 1<br />
C 1<br />
<strong>са</strong>држи тачку C’ такву да је AC ≅ A 1<br />
C’. Применимо<br />
аксиому везе подударности дужи и подударности углова<br />
на CAB и C’A 1<br />
B 1<br />
: из AC ≅ A 1<br />
C’, AB ≅ A 1<br />
B 1<br />
и CAB ≅ C’A 1<br />
B 1<br />
следи ABC ≅ A 1<br />
B 1<br />
C’.<br />
A<br />
A 1<br />
C<br />
C'<br />
C 1<br />
B<br />
B 1<br />
A<br />
Тада је A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
≅ A 1<br />
B 1<br />
C’, што противречи аксиоми о преношењу углова, јер<br />
различите полуправе B 1<br />
C 1<br />
и B 1<br />
C’ су <strong>са</strong> исте стране праве A 1<br />
B 1<br />
и <strong>са</strong> њом образују<br />
подударне углове. Дакле, мора бити AC ≅ A 1<br />
C 1<br />
.<br />
Нај<strong>за</strong>д, из AC ≅ A 1<br />
C 1<br />
, AB ≅ A 1<br />
B 1<br />
и CAB ≅ C 1<br />
A 1<br />
B 1<br />
следи ∆ABC ≅ ∆A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
. ■<br />
C 1 C 2<br />
Тачке C 1<br />
и C 2<br />
се налазе <strong>са</strong> разних страна праве AB. Ако је AC 1<br />
≅ AC 2<br />
и BC 1<br />
≅ BC 2<br />
,<br />
онда је ABC 1<br />
≅ ABC 2<br />
.<br />
B<br />
1. Задатак<br />
Докажи претходну теорему.<br />
138<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
В<br />
Ако су странице једног троугла подударне страницама другог троугла, онда су<br />
та два троугла подударна.<br />
Трећи став подударности<br />
или став УСУ<br />
Доказ. Нека је AB ≅ A 1<br />
B 1<br />
, BC ≅ B 1<br />
C 1<br />
и CA ≅ C 1<br />
A 1<br />
. Довољно је дока<strong>за</strong>ти<br />
CAB ≅ C 1<br />
A 1<br />
B 1<br />
, јер ће из подударности ових углова и претпостављене<br />
подударности страница који га <strong>за</strong>хватају, према ставу СУС, следити<br />
∆ABC ≅ ∆A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
.<br />
У полуравни коју одређује права A 1<br />
B 1<br />
и која не <strong>са</strong>држи C 1<br />
(према аксиомама о<br />
преношењу углова и преношењу дужи) постоји јединствена тачка C 2<br />
таква да је<br />
C 2<br />
A 1<br />
B 1<br />
≅ CAB и A 1<br />
C 2<br />
≅ AC. Према ставу СУС следи да је ∆ABC ≅ ∆A 1<br />
B 1<br />
C 2<br />
, па је<br />
BC ≅ B 1<br />
C 2<br />
.<br />
Из BC ≅ B 1<br />
C 1<br />
и BC ≅ B 1<br />
C 2<br />
следи B 1<br />
C 1<br />
≅ B 1<br />
C 2<br />
.<br />
Из A 1<br />
C 2<br />
≅ AC и AC ≅ A 1<br />
C 1<br />
следи A 1<br />
C 1<br />
≅ A 1<br />
C 2<br />
.<br />
Према тврђењу претходног <strong>за</strong>датка, из B 1<br />
C 1<br />
≅ B 1<br />
C 2<br />
и A 1<br />
C 1<br />
≅ A 1<br />
C 2<br />
<strong>за</strong>кључујемо да је<br />
B 1<br />
A 1<br />
C 1<br />
≅ B 1<br />
A 1<br />
C 2<br />
.<br />
Нај<strong>за</strong>д, из C 2<br />
A 1<br />
B 1<br />
≅ CAB и B 1<br />
A 1<br />
C 1<br />
≅ B 1<br />
A 1<br />
C 2<br />
изводимо жељени <strong>за</strong>кључак<br />
CAB ≅ C 1<br />
A 1<br />
B 1<br />
. ■<br />
C<br />
A<br />
B<br />
B<br />
C 1 C 2<br />
A<br />
1<br />
1<br />
Два троугла су подударна ако су две странице једног троугла подударне<br />
двема страницама другог троугла, подударни су углови наспрам једног пара<br />
подударних страница, а углови наспрам другог пара подударних страница су<br />
исте врсте, тј. оба су оштра, права или тупа.<br />
Четврти став подударности<br />
или став ССУ<br />
Доказ. Нека је AB ≅ A 1<br />
B 1<br />
, BC ≅ B 1<br />
C 1<br />
BCA ≅ B 1<br />
C 1<br />
A 1<br />
и CAB и C 1<br />
A 1<br />
B 1<br />
су углови<br />
исте врсте (оба су оштра, оба права или оба тупа). Довољно је дока<strong>за</strong>ти да је<br />
CA ≅ C 1<br />
A 1<br />
(Зашто?).<br />
Претпоставимо супротно да дужи CA и C 1<br />
A 1<br />
нису подударне. Тада је једна од ове<br />
две дужи мања од друге. Без губљења општости можемо претпоставити да је<br />
CA < C 1<br />
A 1<br />
. Тада на страници C 1<br />
A 1<br />
постоји тачка A 2<br />
таква да је C 1<br />
A 2<br />
≅ CA. Према<br />
ставу СУС следи да је ∆ABC ≅ ∆A 2<br />
B 1<br />
C 1<br />
, па је AB ≅ A 2<br />
B 1<br />
и CAB ≅ C 1<br />
A 2<br />
B 1<br />
.<br />
Из AB ≅ A 1<br />
B 1<br />
и AB ≅ A 2<br />
B 1<br />
следи да је A 1<br />
B 1<br />
≅ A 2<br />
B 1<br />
, што значи да је ∆A 1<br />
B 1<br />
A 2<br />
једнакокраки, па је B 1<br />
A 1<br />
A 2<br />
≅ B 1<br />
A 2<br />
A 1<br />
. Дакле, углови CAB, C 1<br />
A 2<br />
B 1<br />
, B 1<br />
A 1<br />
A 2<br />
, B 1<br />
A 2<br />
A 1<br />
су међусобно подударни и сви су исте врсте. Како су C 1<br />
A 2<br />
B 1<br />
и B 1<br />
A 2<br />
A 1<br />
упоредни,<br />
следи да ови углови морају бити прави, а <strong>са</strong>мим тим и B 1<br />
A 1<br />
A 2<br />
је прав, што је у<br />
контрадикцији <strong>са</strong> теоремом о јединствености нормале. ■<br />
A 1<br />
углови исте врсте<br />
C<br />
A<br />
B<br />
B 1 C 1<br />
A 2<br />
Ако су две странице једног троугла подударне двема страницама другог<br />
троугла и угао наспрам веће од њих у једном троуглу једнак је углу наспрам<br />
веће странице у другом троуглу, онда су та два троугла подударна.<br />
Последица која се такође<br />
назива став ССУ<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
139
А<br />
Важне последице<br />
ставова подударности<br />
троуглова<br />
Ставови подударности јесу теореме познате од давнина. Према старогрчким<br />
историчарима, који су пи<strong>са</strong>ли о настанку геометрије када се она већ значајно<br />
развила, Талес из Милета је донео из Египта прва геометријска знања, али је и<br />
<strong>са</strong>м многе теореме открио и преносио их својим ученицима. Према поменутим<br />
изворима, Талес је знао <strong>за</strong> ставове СУС и УСУ. Наредна теорема и њена<br />
једноставна последица такође спадају у древна геометријска тврђења.<br />
Напоредни углови двају подударних, неопружених и конвексних углова,<br />
такође су међусобно подударни.<br />
b<br />
B<br />
b 1<br />
B 1<br />
Доказ. Претпоставимо да је aOb ≅ a 1<br />
O 1<br />
b 1<br />
. Нека су bOc и b 1<br />
O 1<br />
c 1<br />
редом упоредни угловима aOb и a 1<br />
O 1<br />
b 1<br />
.<br />
a<br />
A<br />
O<br />
C c<br />
c<br />
C 1<br />
O 1<br />
a A 1<br />
1 1<br />
На крацима наведених углова уочимо тачке као на слици лево, при<br />
чему је OA ≅ O 1<br />
A 1<br />
, OB ≅ O 1<br />
B 1<br />
и OC ≅ O 1<br />
C 1<br />
. Подударност<br />
BOC ≅ B 1<br />
O 1<br />
C 1<br />
доказујемо применом става СУС неколико пута.<br />
Из OA ≅ O 1<br />
A 1<br />
, OB ≅ O 1<br />
B 1<br />
и<br />
AOB ≅ A 1<br />
O 1<br />
B 1<br />
следи<br />
OAB ≅ O 1<br />
A 1<br />
B 1<br />
и AB ≅ A 1<br />
B 1<br />
.<br />
a<br />
A<br />
b<br />
B<br />
O<br />
b 1<br />
B 1<br />
C c<br />
c<br />
C 1<br />
O 1<br />
a A 1<br />
1 1<br />
Из AC ≅ A 1<br />
C 1<br />
, AB ≅ A 1<br />
B 1<br />
и<br />
BAC ≅ B 1<br />
A 1<br />
C 1<br />
следи<br />
ACB ≅ A 1<br />
C 1<br />
B 1<br />
и BC ≅ B 1<br />
C 1<br />
.<br />
a<br />
A<br />
b<br />
B<br />
O<br />
b 1<br />
B 1<br />
C c<br />
c<br />
C 1 1<br />
O 1<br />
a 1<br />
A 1<br />
a<br />
a 1Ob 1 је упоредан<br />
углу a Ob .<br />
1 2<br />
1 2<br />
O<br />
b<br />
a<br />
a 2Ob 2 је упоредан<br />
углу a Ob .<br />
b<br />
1 2<br />
1 2<br />
Теорема о унакрсним<br />
угловима<br />
Нај<strong>за</strong>д, из CO ≅ C 1<br />
O 1<br />
, CB ≅ C 1<br />
B 1<br />
и<br />
OCB ≅ O 1<br />
C 1<br />
B 1<br />
следи<br />
BOC ≅ B 1<br />
O 1<br />
C 1<br />
. ■<br />
Две праве a и b које се секу у некој тачки O образују четири неопружена<br />
конвексна угла (слика лево). Међу овим угловима, свака два суседна угла су<br />
очигледно упоредна. Свака два несуседна угла називају се унакрсни углови.<br />
Пошто су унакрсни углови уједно и напоредни истом углу, из претходне теореме<br />
једноставно изводимо следећи <strong>за</strong>кључак.<br />
Унакрсни углови су подударни.<br />
a<br />
A<br />
b<br />
B<br />
O<br />
b 1<br />
B 1<br />
C c<br />
c<br />
C 1 1<br />
O 1<br />
a 1<br />
A 1<br />
140<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
t<br />
Права која сече неке две праве назива се трансвер<strong>за</strong>ла тих правих. Ако су a и b<br />
две паралелне праве и t њихова трансвер<strong>за</strong>ла, испитајмо однос међу угловима<br />
које права t образује <strong>са</strong> правама a и b. Права t <strong>са</strong> правама a и b образује о<strong>са</strong>м<br />
конвексних (неопружених) углова које делимо на:<br />
• унутрашње, чији краци <strong>са</strong>држе дуж AB и<br />
• спољашње, чији краци не <strong>са</strong>држе дуж AB.<br />
a<br />
спољашњи<br />
углови<br />
b<br />
A<br />
B<br />
унутрашњи<br />
углови<br />
Два спољашња угла или два унутрашња угла која нису <strong>са</strong> исте стране<br />
трансвер<strong>за</strong>ле и нису суседни називају се наизменични углови.<br />
Права t сече праве a и b у различитим тачкама. Нека су α и β наизменични<br />
углови које права t образује <strong>са</strong> правама a и b. Праве a и b су паралелне акко су<br />
углови α и β подударни.<br />
наизменични углови<br />
a b<br />
t<br />
Теорема о наизменичним<br />
угловима<br />
Доказ. Нека су A и B тачке пресека трансвер<strong>за</strong>ле t редом <strong>са</strong> правама a и b.<br />
Довољно је теорему дока<strong>за</strong>ти <strong>за</strong> један пар унутрашњих наизменичних углова.<br />
() Претпоставимо да су подударна два унутрашњa наизменична угла. Тада су<br />
подударна и друга два унутрашња наизменична угла.<br />
a<br />
n<br />
A<br />
t<br />
Ако су уочени углови прави, тврђење које треба дока<strong>за</strong>ти важи према теореми о<br />
јединствености нормале. Претпоставимо <strong>за</strong>то да уочени углови нису прави. Нека<br />
α и β означавају пар оштрих наизменичних углова.<br />
Нека је S средиште дужи AB, S 1<br />
подножје нормале n из S на a и S 2<br />
тачка таква да је<br />
S 2<br />
S ≅ SS 1<br />
и S 2<br />
– S – S 1<br />
. Пока<strong>за</strong>ћемо да тачка S 2<br />
припада правој b.<br />
b<br />
B<br />
S 1<br />
S<br />
S 2<br />
SA ≅ SB<br />
S 2<br />
S ≅ SS 1<br />
ASS 1<br />
≅ BSS 2<br />
(унакрсни углови су подударни)<br />
СУС<br />
∆SAS 1<br />
≅ ∆SBS 2<br />
<br />
SAS 1<br />
≅ SBS 2<br />
SS 1<br />
A ≅ SS 2<br />
B<br />
Из α = SAS 1<br />
≅ SBS 2<br />
и α ≅ β, следи да је β ≅ SBS 2<br />
, па према аксиоми о преношењу<br />
углова, тачка S 2<br />
припада правој b.<br />
Пошто је SS 1<br />
A прав, <strong>за</strong>кључујемо да је и SS 2<br />
B прав угао. Дакле, права n је<br />
нормална и на b. Према теореми о јединствености нормале, праве a и b не могу<br />
имати <strong>за</strong>једничку тачку, што значи да су паралелне.<br />
a<br />
b<br />
b' B<br />
A<br />
B'<br />
t<br />
() Претпоставимо да је a || b. У полуравни одређеној правом t, у којој се не<br />
налази угао α, постоји полуправа BB’ таква да је ABB’ ≅ α. Ако је b’ права на<br />
којој се налази BB’, из првог дела дока<strong>за</strong> ове теореме следи да је a || b’. На основу<br />
аксиоме паралелности <strong>за</strong>кључујемо да b и b’ означавају исту праву. Наравно,<br />
ABB’ јесте <strong>за</strong>право угао β. ■<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
141
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
a<br />
<strong>са</strong>гласни углови<br />
b<br />
Због једноставнијег изражавања, уводе се посебни називи <strong>за</strong> поједине парове<br />
углова које трансвер<strong>за</strong>ла образује на двема правама.<br />
t<br />
парови супротних<br />
углова<br />
Права t сече праве a и b у различитим тачкама.<br />
Jедан спољашњи угао и један унутрашњи угао који су <strong>са</strong> исте стране<br />
трансвер<strong>за</strong>ле и нису суседни називају се <strong>са</strong>гласни углови.<br />
Два спољашња угла или два унутрашња угла која су <strong>са</strong> исте стране<br />
трансвер<strong>за</strong>ле називају се супротни углови.<br />
a<br />
b<br />
t<br />
Углови чији је збир једнак опруженом углу називају се суплементни углови.<br />
a<br />
Последице<br />
b<br />
Права t сече праве a и b у различитим тачкама.<br />
1) Праве a и b су паралелне акко су подударна два <strong>са</strong>гласна угла.<br />
2) Праве a и b су паралелне акко су суплементна два супротна угла.<br />
d<br />
c<br />
δ 1<br />
γ 1<br />
α 1 β 1<br />
δ 3<br />
γ 3<br />
α 3 β 3<br />
δ 2<br />
γ 2<br />
δ 4<br />
γ 4<br />
α 2 β 2<br />
α 4 β 4<br />
2. Задатак<br />
На слици десно прика<strong>за</strong>не су паралелне праве a и b које секу друге две паралелне<br />
праве c и d. Међу прика<strong>за</strong>ним угловима одреди оне који су међусобно подударни.<br />
За две полуправе кажемо да су паралелне ако се налазе на истој правој или на<br />
паралелним правама.<br />
теорема о угловима <strong>са</strong><br />
паралелним крацима<br />
Нека су a 1<br />
O 1<br />
b 1<br />
и a 2<br />
O 2<br />
b 2<br />
конвексни углови који нису прави и чији су краци<br />
паралелни, O 1<br />
a 1<br />
|| O 2<br />
a 2<br />
и O 1<br />
b 1<br />
|| O 2<br />
b 2<br />
.<br />
• Ако су оба угла оштра или тупа, тада су дати углови подударни.<br />
• Ако је један угао оштар, а други туп, онда су дати углови суплементни.<br />
Ова теорема је директна последица теорема о угловима на трансвер<strong>за</strong>ли. Да<br />
бисмо се уверили да је она тачна, довољно је „продужити краке” датих углова и<br />
посматрати их као углове на одговарајућим трансвер<strong>за</strong>лама. Овај принцип се<br />
углавном користи и при решавању <strong><strong>за</strong>датака</strong>.<br />
pOa ≅ qSb aOq и bSp aOp ≅ bSq<br />
су суплементни<br />
углови<br />
142<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
3.<br />
Задатак<br />
На сликама испод прика<strong>за</strong>на је (корак-по-корак) конструкција позната под<br />
називом преношењe угла. Детаљно објаснити <strong>за</strong>што је aOb ≅ A 1<br />
PB 1<br />
.<br />
b<br />
b<br />
B<br />
b<br />
B<br />
b<br />
B<br />
a<br />
O<br />
a<br />
A<br />
O<br />
a<br />
A<br />
O<br />
a<br />
A<br />
O<br />
P<br />
p<br />
k(A 1, OA)<br />
k(A 1, OA)<br />
P<br />
A 1<br />
p<br />
P<br />
B 1<br />
A 1<br />
k(A , AB) 1<br />
p<br />
P<br />
B 1<br />
A 1<br />
p<br />
Наредним <strong>за</strong>дацима истичемо важна тврђења о симетрали дужи и симетрали<br />
угла.<br />
4.<br />
Задатак<br />
1) Ако тачка S припада симетрали дужи AB, докажи да је SA ≅ SB.<br />
2) Ако је S тачка таква да је SA ≅ SB, докажи да S припада симетрали<br />
дужи AB.<br />
O<br />
~<br />
~<br />
a<br />
S<br />
s ∢aOb<br />
5.<br />
Задатак<br />
Нека је aOb неопружени конвексни угао, S тачка из области угла aOb<br />
и A и B подножја нормала из S редом на краке Oa и Ob.<br />
1) Ако S припада симетрали угла aOb, докажи да је SA ≅ SB.<br />
2) Ако је SA ≅ SB, онда тачка S припада симетрали угла aOb.<br />
6.<br />
Задатак<br />
Кружнице k 1<br />
и k 2<br />
чији су центри O 1<br />
и O 2<br />
секу се у<br />
тачкама A и B. Докажи да је O 1<br />
AO 2<br />
≅ O 1<br />
BO 2<br />
.<br />
O<br />
~<br />
~<br />
A<br />
B<br />
b<br />
a<br />
S<br />
b<br />
s ∢aOb<br />
7.<br />
Задатак<br />
Дужи AB и PQ полове једна другу, то јест имају<br />
<strong>за</strong>једничко средиште S. Докажи да је AP ≅ BQ.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
143
А<br />
Основне особине троугла<br />
Користећи аксиоме подударности и последице дока<strong>за</strong>не у претходним лекцијама<br />
изводимо најважније особине троуглова.<br />
Теорема о збиру<br />
углова троугла<br />
Збир унутрашњих углова троугла једнак је опруженом углу.<br />
Доказ. Означимо <strong>са</strong> α, β, γ унутрашње углове троугла ABC. Нека је p права која<br />
<strong>са</strong>држи C и паралелна је <strong>са</strong> AB, a Cp 1<br />
и Cp 2<br />
полуправе на које је p подељена тачком<br />
C (слика лево). На основу теореме о наизменичним угловима <strong>за</strong>кључујемо да је<br />
α = CAB ≅ p 1<br />
CA и β = ABC ≅ p 2<br />
CB. Очигледно је збир<br />
p 1<br />
CA + ACB + p 2<br />
CB једнак опруженом углу, одакле следи да је и збир<br />
α + β + γ једнак опруженом углу. ■<br />
Последице<br />
1. Троугао може имати највише један прав угао.<br />
2. Троугао може имати највише један туп угао.<br />
3. У сваком троуглу бар два угла су оштри углови.<br />
катета<br />
оштри<br />
углови<br />
хипотену<strong>за</strong><br />
C<br />
катета<br />
p AB<br />
Ослањајући се на наведене последице, уводимо познату класификацију троуглова.<br />
Троугао је оштроугли ако су сва три његова угла оштри углови.<br />
Троугао је правоугли ако је један његов угао прав (а остала два су оштра).<br />
Страница правоуглог троугла која се налази наспрам правог угла назива се<br />
хипотену<strong>за</strong>. Странице правоуглог троугла које се налазе наспрам оштрих углова<br />
називају се катете.<br />
Троугао је тупоугли ако је један његов угао туп (а остала два су оштра).<br />
A<br />
B<br />
Спољашњи углови троугла су углови напоредни његовим унутрашњим угловима.<br />
Сваком унутрашњем углу одговарају два спољашња угла која су међусобно<br />
подударна. На слици лево илустровано је наредно тврђење које се једноставно<br />
доказује.<br />
Сваки спољашњи угао троугла једнак је збиру два њему несуседна угла тог<br />
троугла. Самим тим, спољашњи угао троугла већи је од сваког унутрашњег<br />
угла који му није суседан.<br />
B<br />
144<br />
1<br />
A<br />
2<br />
1<br />
2<br />
D<br />
C<br />
1. Задатак<br />
Дока<strong>за</strong>ти да је збир углова у сваком четвороуглу два пута већи од опруженог угла.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Ако две странице неког троугла нису подударне, онда се наспрам веће<br />
странице налази већи угао.<br />
Доказ. Нека је ABC троугао такав да је CB < CA. На страници<br />
CA постоји тачка D таква да је CD = CB.<br />
Троугао DCB je једнакокраки, па је CDB ≅ CBD.<br />
Очигледно је CBD < CBA. Спољашњи угао CDB троугла ABD<br />
већи је од унутрашњег угла CAB који му није суседан, па је<br />
CAB < CDB. Дакле, CAB < CDB ≅ CBD < CBA, тј. угао<br />
наспрам странице CB мањи је од угла наспрам странице CA. ■<br />
Спољашњи угао<br />
троугла ABD<br />
већи је од<br />
унутрашњег<br />
који му није<br />
суседан.<br />
Из претходне теореме и основне особине једнакокраког троугла (магарећег моста)<br />
једноставно изводимо следеће последице.<br />
A<br />
D<br />
1<br />
1<br />
2<br />
C<br />
2<br />
B<br />
1. Ако су два угла неког троугла подударна, онда су подударне и странице<br />
наспрам тих углова.<br />
2. Ако су два угла неког троугла различита, онда се наспрам већег угла налази<br />
већа страница.<br />
Доказ.<br />
1) Нека је ABC троугао такав да је α = β. Треба да покажемо да је a = b. Знамо да је<br />
a < b или a > b или a = b.<br />
Према претходној теореми, из a < b следи α < β, a претпоставили смо да је α = β.<br />
Дакле, не може бити a < b. Такође, из a < b следи α < β. Због претпоставке α = β<br />
<strong>за</strong>кључујемо да не може бити a < b. Дакле, мора бити a = b.<br />
2) Нека је ABC троугао такав да је α < β. Да бисмо пока<strong>за</strong>ли ово тврђење,<br />
поступамо као под 1).<br />
Треба да покажемо да је a < b. Знамо да је a < b или a > b или a = b.<br />
Према претходној теореми, из a > b следи α > β, a претпоставили смо да је α = β.<br />
Дакле, не може бити a > b. Такође, из a = b следи α = β. Због претпоставке α < β<br />
<strong>за</strong>кључујемо да не може бити a = b. Дакле, мора бити a < b. ■<br />
У доказу подразумевамо<br />
уобичајено означавање<br />
углова и страница троугла<br />
ABC. Углове у теменима<br />
A и B означавамо α и β, а<br />
странице наспрамне овим<br />
угловима означавамао<br />
a и b.<br />
Свака страница троугла мања је од збира друге две странице.<br />
Неједнакост троугла<br />
Доказ. На продужетку странице AB, троугла ABC, означимо тачку D тако да<br />
је D – A – B и DA = AC (слика десно). Троугао DAC је једнакокраки па је<br />
CDA = DCA. Очигледно је DCB > DCA. Наспрам већег угла налази се<br />
већа страница, па посматрајући ΔDBC, из DCB > CDB следи да је<br />
b + c = DB > BC = a. ■<br />
D<br />
b<br />
A<br />
b<br />
C<br />
c<br />
a<br />
B<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
145
Б<br />
Значајне тачке троугла<br />
теорема<br />
Симетрале све три странице троугла секу се у једној тачки.<br />
Центар опи<strong>са</strong>не<br />
кружнице<br />
Доказ. Нека је ∆ABC произвољан троугао, а s AB<br />
и s BC<br />
симетрале страница AB и BC.<br />
Означимо <strong>са</strong> O пресек правих s AB<br />
и s BC<br />
.<br />
Из O s AB<br />
следи да је OA ≅ OB. Зашто?<br />
Из O s BC<br />
следи да је OB ≅ OC. Зашто?<br />
Дакле, OA ≅ OC, одакле следи да O припада и<br />
симетрали дужи CA. Зашто? ■<br />
Тачка у којој се секу симетрале страница троугла подједнако је удаљена од сваког<br />
темена тог троугла. Дакле, постоји кружница чији је центар пресек симетрала<br />
страница троугла и која <strong>са</strong>држи сва темена тог троугла. Ова кружница се назива<br />
опи<strong>са</strong>на кружница троугла.<br />
теорема<br />
Симетрале сва три угла троугла секу се у једној тачки.<br />
Центар упи<strong>са</strong>не<br />
кружнице<br />
Доказ је потпуно аналоган доказу претходне теореме. Нека је ∆ABC произвољан<br />
троугао, а s A<br />
и s B<br />
симетрале углова CAB и ABC. Означимо <strong>са</strong> S пресек симетрала<br />
s A<br />
и s B<br />
.<br />
Нека су P, Q и R подножја нормала из S на странице AB,<br />
BC и CA.<br />
Из S s A<br />
следи да је SR ≅ SP.<br />
Из S s B<br />
следи да је SP ≅ SQ.<br />
Дакле, SR ≅ SQ, одакле следи да S припада и симетрали<br />
угла BCA. ■<br />
Тачка у којој се секу симетрале углова троугла подједнако је удаљена од сваке<br />
странице тог троугла, па постоји кружница чији је центар пресек симетрала<br />
углова троугла и која додирује све странице тог троугла. Ова кружница се назива<br />
упи<strong>са</strong>на кружница троугла.<br />
2. Задатак<br />
Докажи да се симетрала једног угла троугла и симетрале њему несуседних<br />
спољашњих углова секу у једној тачки.<br />
146<br />
Тачка пресека симетрале једног угла и симетрала њему несуседних спољашњих<br />
углова је центар кружнице која додирује једну страницу и продужетке преостале<br />
две странице. Ова кружница назива се припи<strong>са</strong>на или споља упи<strong>са</strong>на кружница<br />
троугла. Наравно, сваки троугао има три припи<strong>са</strong>не кружнице.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Висина троугла је дуж чија је једна крајња тачка теме троугла, а друга је подножје<br />
нормале из тог темена на праву која <strong>са</strong>држи наспрамну страницу. Сваки троугао<br />
има три висине. Уобичајено је да се у троуглу ABC висинe из темена A, B и C редом<br />
обележавају h a<br />
, h b<br />
и h c<br />
.<br />
висина из темена A<br />
на страницу BC<br />
C<br />
A'<br />
Праве које <strong>са</strong>држе висине троугла секу се у једној тачки.<br />
А<br />
h a<br />
B<br />
Доказ. Кроз свако теме ∆ABC конструишимо<br />
праву паралелну <strong>са</strong> наспрамном страницом и<br />
обележимо пресечне тачке сваке две од тих правих<br />
<strong>са</strong> A 1<br />
, B 1<br />
и C 1<br />
, као на слици десно.<br />
Приметимо прво да је<br />
AA’ ⊥ B 1<br />
C 1<br />
, BB’ ⊥ C 1<br />
A 1<br />
и CC’ ⊥ A 1<br />
B 1<br />
.<br />
Применом теореме о угловима на трансвер<strong>за</strong>ли и<br />
става УСУ <strong>за</strong>кључујемо да је<br />
∆ABC ≅ ∆BAC 1<br />
≅ ∆A 1<br />
CB ≅ ∆CB 1<br />
A,<br />
а одавде да је<br />
AC 1<br />
≅ AB 1<br />
, BC 1<br />
≅ BA 1<br />
и CA 1<br />
≅ CB 1<br />
.<br />
Дакле, праве одређене висинама AA’, BB’, CC’ су симетрале дужи<br />
B 1<br />
C 1<br />
, C 1<br />
A 1<br />
, A 1<br />
B 1<br />
, тј. страница троугла A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
. Већ смо дока<strong>за</strong>ли да се симетрале<br />
страница било ког троугла секу у једној тачки. Дакле, праве које <strong>са</strong>држе висине<br />
троугла секу се у једној тачки. ■<br />
Тачка пресека правих које <strong>са</strong>држе висине неког троугла назива се ортоцентар<br />
тог троугла.<br />
Ортоцентар оштроуглог троугла налази се у његовој унутрашњости.<br />
Ортоцентар тупоуглог троугла припада спољашњости троугла.<br />
Ортоцентар правоуглог троугла је теме у коме је угао прав.<br />
3.<br />
Задатак<br />
Нека је H ортоцентар троугла ABC. Која тачка је ортоцентар ΔABH? Одреди<br />
ортоцентре и троуглова BCH и ACH.<br />
4.<br />
Задатак<br />
Нека је pOq оштар угао. На краку Op уочена је тачка P, а на краку Oq тачка Q, обе<br />
различите од темена угла. Нека је P’ подножје нормале из P на Oq, Q’ подножје<br />
нормале из Q на Op и A пресечна тачка дужи PP’ и QQ’. Одреди угао под којим се<br />
секу праве OA и PQ.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
147
А<br />
Основне особине круга<br />
дефиниција<br />
Нека је k(O, r) произвољна кружница.<br />
Централни угао ове кружнице је сваки угао чије је теме тачка O<br />
(центар кружнице).<br />
Периферијски угао круга је сваки угао чије теме припада кружници,<br />
а краци <strong>са</strong>држе две његове тетиве.<br />
Сваком периферијском углу придружујемо кружни лук који:<br />
• је одређен тачкама пресека кружнице <strong>са</strong> краковима угла и<br />
• не <strong>са</strong>држи теме угла,<br />
и тада кажемо да посматрамо периферијски угао над тим кружним луком.<br />
теорема о централном<br />
и периферијском углу<br />
Периферијски угао је два пута мањи од одговарајућег централног угла<br />
(било које кружнице).<br />
Доказ. Разликујемо неколико случајева.<br />
1. случај. Један крак периферијског угла <strong>са</strong>држи центар круга.<br />
Троугао BCP је једнакокраки (CB ≅ CP), па су углови на његовој основици BP<br />
подударни, CBP ≅ CPB. Угао ACB је спољашњи угао ∆BCP, па је једнак збиру<br />
њему несуседних унутрашњих углова овог троугла:<br />
ACB ≅ CBP + CPB ≅ 2APB.<br />
2. случај. Унутрашњост периферијског угла <strong>са</strong>држи центар круга.<br />
Нека је PD пречник круга који <strong>са</strong>држи теме периферијског угла. Овај пречник<br />
дели периферијски угао APB на два нова периферијска угла APD и DPB, при чему<br />
по један крак сваког од њих <strong>са</strong>држи центар круга.<br />
На основу дока<strong>за</strong>ног у претходном случају имамо да је:<br />
ACD ≅ 2APD и DCB ≅ 2DPB.<br />
Сабирањем углова <strong>са</strong> десне и углова <strong>са</strong> леве стране добијамо да је:<br />
ACB ≅ ACD + DCB ≅ 2(APD + DPB) ≅ 2APB.<br />
3. случај. Периферијски угао не <strong>са</strong>држи центар круга.<br />
Поступамо слично као у претходном случају, <strong>са</strong>мо што овога пута одузимамо<br />
одговарајуће углове (видети слику горе десно):<br />
ACB ≅ DCB – DCA ≅ 2(DPB – DPA) ≅ 2APB. ■<br />
148<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Сви периферијски углови над истим луком су међусобно подударни (и једнаки<br />
су половини централног угла над истим луком).<br />
последица 1<br />
Сви периферијски углови над пречником (полукружницом) су прави. последица 2<br />
Угао између тангенте и тетиве која <strong>са</strong>држи тачку додира једнак је<br />
одговарајућем периферијском углу над луком одређеним том тетивом. (Теме<br />
одговарајућег периферијског угла налази <strong>са</strong> на луку који није у унутрашњости<br />
угла који <strong>за</strong>хватају тангента и тетива.)<br />
последица 3<br />
Доказ остављамо вама <strong>за</strong> вежбу. Дајемо <strong>са</strong>мо једну<br />
сугестивну илустрацију. Примећујете да смо на слици<br />
и<strong>за</strong>брали периферијски угао који <strong>са</strong>држи пречник круга.<br />
За овај периферијски угао тврђење се једноставно доказује<br />
применом теореме о угловима троугла и теореме наведене<br />
на маргини. Захваљујући последици 1, ово је довољно да<br />
би било дока<strong>за</strong>но тврђење у целини.<br />
Тангента и полупречник<br />
одређен тачком додира<br />
су нормални.<br />
Нека је A тачка која припада спољашњости кружнице k. Тангентна дуж<br />
из A на k је дуж чији је један крај тачка A, а други тачка додира<br />
кружнице k и тангенте из A.<br />
дефиниција<br />
Нека је A тачка која припада спољашњости кружнице k. Тангентне дужи из<br />
A на k су подударне.<br />
теорема<br />
о тангентним дужима<br />
Доказ ове теореме је једноставна<br />
примена става подударности, те га<br />
остављамо као <strong>за</strong>датак.<br />
За сваку тачку A која<br />
је у спољашњости неке<br />
кружнице k, постоје<br />
две тангенте на k које<br />
<strong>са</strong>држе A.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
149
В<br />
Тетивни четвороугао<br />
дефиниција<br />
Тетивни четвороугао је конвек<strong>са</strong>н четвороугао око кога се може опи<strong>са</strong>ти круг.<br />
теорема<br />
о тетивном четвороуглу<br />
У тетивном четвороуглу наспрамни углови су суплементни.<br />
Тангентни четвороугао<br />
дефиниција<br />
Доказ.<br />
Ако је ABCD тетивни четвороугао, пошто је конвек<strong>са</strong>н, темена A и C су <strong>са</strong><br />
различитих страна дијагонале BD. Одавде даље <strong>за</strong>кључујемо да DAB и BCD<br />
представљају периферијске углове, који одговарају централним угловима чији је<br />
збир два пута већи од опруженог угла. Ако искористимо теорему о централним и<br />
периферијским угловима, <strong>за</strong>кључујемо да је збир DAB + BCD једнак опруженом<br />
углу. Нај<strong>за</strong>д, према теореми о збиру углова четвороугла, следи да је и збир друга<br />
два наспрамна угла такође опружен угао. ■<br />
Тангентни четвороугао је конвек<strong>са</strong>н четвороугао у који се може упи<strong>са</strong>ти круг.<br />
теорема<br />
о тангентном четвороуглу<br />
Ако је ABCD тангентни четвороугао, онда је AB + CD ≅ BC + DA.<br />
AB + CD ≅ BC + DA<br />
Доказ.<br />
Нека је ABCD тангентни четвороугао. Нека су P, Q, R и S додирне тачке упи<strong>са</strong>не<br />
кружнице <strong>са</strong> страницама AB, BC, CD и DA. На основу теореме о тангентним<br />
дужима <strong>за</strong>кључујемо да је AP ≅ AS, BP ≅ BQ, CQ ≅ CR, DR ≅ DS. Дакле,<br />
AB + CD ≅ (AP + PB) + (CR + RD)<br />
≅ (AS + BQ) + (CQ + DS)<br />
≅ (CQ + BQ) + (AS + DS)<br />
≅ BC + DA. ■<br />
Тачна су и тврђења обратна претходним теоремама.<br />
• Ако су наспрамни углови конвексног четвороугла суплементни, онда је тај<br />
четвороугао тетиван.<br />
• Ако је у конвексном четвороуглу збир две наспрамне странице подударан збиру<br />
друге две наспрамне странице, онда је тај четвороугао тангентан.<br />
Доказе ових тврђења изостављамо.<br />
150<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Основне особине паралелограма и трапе<strong>за</strong><br />
А<br />
Посебно важну врсту четвороуглова образује пар паралелних правих који сече<br />
други пар паралелних правих.<br />
d<br />
a<br />
D<br />
b<br />
C<br />
Паралелограм је четвороугао чије су наспрамне странице паралелне.<br />
1. Суседни углови паралелограма су суплементни.<br />
2. Наспрамни углови паралелограма су подударни.<br />
3. Наспрамне странице паралелограма су подударне.<br />
4. Дијагонале паралелограма се у<strong>за</strong>јамно полове.<br />
c<br />
A<br />
B<br />
паралелограм ABCD<br />
особине паралелограма<br />
Доказ. Нека је ABCD произвољан паралелограм, при чему је AB || CD и BC || AD.<br />
Особине 1) и 2) су директне последице теорема о угловима <strong>са</strong> паралелним<br />
крацима.<br />
Особину 3) доказујемо применом става подударности УСУ и чињенице да су<br />
наизменични углови једнаки:<br />
AC ≅ AC<br />
DAC ≅ ACB (наизменични)<br />
DCA ≅ CAB (наизменични)<br />
УСУ<br />
∆ADC ≅ ∆CBA <br />
CD ≅ AB<br />
DA ≅ BC<br />
A<br />
D<br />
B<br />
C<br />
Докажимо и особину 4). Нека је O пресек дијагонала AC и BD.<br />
AB ≅ CD (особина 3)<br />
OAB ≅ OCD (наизменични)<br />
OBA ≅ ODC (наизменични)<br />
УСУ<br />
∆ABO ≅ ∆CDO <br />
AO ≅ OC<br />
BO ≅ OD<br />
■<br />
A<br />
D<br />
O<br />
B<br />
C<br />
Свако од наведених својстава имају <strong>са</strong>мо паралелограми. То ћемо у наставку и<br />
дока<strong>за</strong>ти. У наредној шеми испрекидане стрелице указују на одговарајуће теореме.<br />
Суседни углови четвороугла<br />
су суплементни.<br />
Наспрамни углови<br />
четвороугла су једнаки.<br />
Четвороугао је<br />
паралелограм.<br />
Наспрамне странице<br />
четвороугла су једнаке.<br />
Дијагонале четвороугла се<br />
у<strong>за</strong>јамно полове.<br />
Два оквира <strong>за</strong>једно <strong>са</strong> једном стрелицом која их повезује одговарају теореми<br />
која се може формули<strong>са</strong>ти на следећи начин: ако неки четвороугао <strong>за</strong>довољава<br />
својство наведено у оквиру из кога полази стрелица, онда <strong>за</strong>довољава и својство<br />
наведено у оквиру на који стрелица показује.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
151
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
теорема<br />
1. Ако су суседни углови четвороугла суплементни, онда је тај четвороугао<br />
паралелограм.<br />
2. Ако су наспрамни углови четвороугла подударни, онда је тај четвороугао<br />
паралелограм.<br />
3. Ако су наспрамне странице четвороугла подударне, онда је тај четвороугао<br />
паралелограм.<br />
4. Ако се дијагонале четвороугла у<strong>за</strong>јамно полове, онда је тај четвороугао<br />
паралелограм.<br />
D<br />
A<br />
B<br />
супротни углови<br />
D<br />
C<br />
A<br />
B<br />
C<br />
Доказ.<br />
1) Нека је ABCD четвороугао чији су суседни углови суплементни. Треба дока<strong>за</strong>ти<br />
да је ABCD паралелограм, тј. да су наспрамне странице паралелне.<br />
Углови код темена A и B су супротни углови које трансвер<strong>за</strong>ла AB образује <strong>са</strong><br />
правама AD и BC. Како су ови углови и суплементни, према теореми о супротним<br />
угловима на трансвер<strong>за</strong>ли, следи да су странице AD и BC морају бити паралелне.<br />
Како су и углови код темена B и C суплементни, из истих разлога следи да су<br />
странице AB и CD паралелне.<br />
2) Нека је ABCD четвороугао чији су наспрамни углови подударни. Како је збир<br />
углова у сваком четвроуглу два пута већи од опруженог угла, следи да је збир<br />
два суседна угла уоченог четвороугла једнак опруженом углу. Према тврђењу<br />
дока<strong>за</strong>ном под 1) следи да је ABCD паралелограм.<br />
3) Нека је ABCD четвороугао чији су наспрамне странице подударне, AB ≅ CD и<br />
BC ≅ AD.<br />
AB ≅ CD<br />
BD ≅ BD<br />
BC ≅ AD<br />
ССС<br />
∆ABD ≅ ∆CDB DAB ≅ BCD<br />
Слично се доказује да је ∆ABC ≅ ∆CDA, одакле је ABD ≅ CDA. Дакле, према 2)<br />
четвороугао ABCD је паралелограм.<br />
4) Нека је ABCD четвороугао чији се дијагонале четвороугла у<strong>за</strong>јамно полове.<br />
Нека је O пресек дијагонала AC и BD.<br />
AO ≅ OC<br />
AOB ≅ COD (унакрсни)<br />
BO ≅ OD<br />
СУС<br />
∆ABO ≅ ∆CDO AB ≅ CD<br />
Слично се доказује да је и ∆AOD ≅ ∆COB, одакле следи да је BC ≅ AD. Дакле, према<br />
3) четвороугао ABCD је паралелограм. ■<br />
152<br />
1. Задатак<br />
1. Ако су две наспрамне странице четвороугла паралелне, а друге две подударне,<br />
да ли тај четвороугао мора бити паралелограм?<br />
2. Ако су два наспрамна угла четвороугла подударна, да ли тај четвороугао мора<br />
бити паралелограм?<br />
3. Ако су два суседна угла четвороугла суплементна, да ли тај четвороугао мора<br />
бити паралелограм?<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Ако су две наспрамне странице четвороугла подударне и паралелне, онда је тај<br />
четвороугао паралелограм.<br />
Доказ. Претпоставимо да је ABCD четвороугао такав да је AB = CD и AB || CD.<br />
Тада је BD на трансвер<strong>за</strong>ли паралелних правих на којима се налазе странице AB и<br />
CD, па је према теореми о наизменичним угловима ABD ≅ BDC. Остаје још да<br />
се примени став СУС.<br />
BD ≅ BD<br />
ABD ≅ BDC (наизменични)<br />
AB ≅ CD<br />
СУС<br />
∆ABD ≅ ∆CDB AD ≅ BC<br />
Дакле, и друге две странице четвороугла ABCD се подударне, па је према 3) у<br />
претходној теореми овај четвороугао паралелограм. ■<br />
Ромб је четвороугао чије су све странице међусобно подударне.<br />
Правоугаоник је четвороугао чији су сви углови међусобно подударни.<br />
Квадрат је четвороугао код кога су све странице и сви углови подударни.<br />
На основу ових дефиниција, користећи претходне теореме, није тешко доћи до<br />
следећих <strong>за</strong>кључака.<br />
Специјалне врсте<br />
паралелограма<br />
• Сваки ромб је паралелограм.<br />
Заиста, ако су све странице четвороугла подударне, онда су специјално и<br />
наспрамне странице у<strong>за</strong>јамно подударне, па је четвороугао паралелограм према<br />
тврђењу (3) теореме <strong>са</strong> претходне стране.<br />
• Сваки правоугаоник је паралелограм.<br />
Ако су сви углови четвороугла подударни, онда су специјално и наспрамни<br />
углови у<strong>за</strong>јамно подударни, па је четвороугао паралелограм према тврђењу 1)<br />
теореме <strong>са</strong> претходне стране.<br />
• Сви углови правоугаоника су прави.<br />
Овај <strong>за</strong>кључак следи из чињенице да је збир унутрашњих углова четвороугла<br />
два пута већи од опруженог угла.<br />
• Квадрат је и ромб и правоугаоник.<br />
2. Задатак<br />
Докажи:<br />
1) Дијагонале правоугаоника су међусобно подударне.<br />
2) Дијагонале ромба се секу под правим углом.<br />
3) Дијагонала ромба полови угао код чија темена <strong>са</strong>држи.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
153
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
дефиниција<br />
Трапез је четвороугао чији је <strong>са</strong>мо један пар наспрамних страница паралелан.<br />
Подсетимо се неких познатих термина.<br />
Основице трапе<strong>за</strong> су његове паралелне странице.<br />
Краци трапе<strong>за</strong> су његове непаралелне странице.<br />
Висина трапе<strong>за</strong> је дуж чији крајеви припадају правама које <strong>са</strong>држе основице и<br />
која је нормална на ове праве.<br />
теорема<br />
Углови трапе<strong>за</strong> који належу на исти крак су суплементни.<br />
Директном применом теореме о супротним угловима добијамо доказ претходне<br />
теореме.<br />
дефиниција<br />
Трапез је једнакокраки ако су његови краци подударни.<br />
Трапез је правоугли ако је један његов крак нормалан на основице.<br />
Разлагање трапе<strong>за</strong><br />
на паралелограм и<br />
троугао правом која<br />
је паралелна једном<br />
краку, често је корисно<br />
приликом решавања<br />
<strong><strong>за</strong>датака</strong>.<br />
3.<br />
Једнакокраки трапез<br />
Правоугли трапез<br />
Задатак<br />
Докажи следећа тврђења.<br />
1) Дијагонале једнакокраког трапе<strong>за</strong> су подударне.<br />
2) Ако је један угао трапе<strong>за</strong> прав, онда је тај трапез правоугли.<br />
4.<br />
Задатак<br />
Докажи да су углови на било којој основици једнакокраког трапе<strong>за</strong> подударни.<br />
154<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Вектори<br />
А<br />
Значај вектора у физици и математици познат је из основне<br />
школе. Векторе можемо <strong>за</strong>мишљати као описе физичких<br />
величина које поред интензитета карактерише правац и смер<br />
деловања. У геометрију, векторе уводимо одговарајућим<br />
изједначавањем тзв. усмерених дужи.<br />
Усмерене дужи су одређене уређеним паровима тачака, при<br />
чему се прва координата пара проглашава почетком, а друга<br />
крајем одговарајуће усмерене дужи. Усмерену дуж чији је<br />
почетак тачка P, а крај тачка Q означавамо PQ .<br />
Две усмерене дужи AB и CD једне равни су једнаке, у ознаци AB = CD :<br />
• ако се налазе на паралелним правама (AB || CD), тј. истог су правца,<br />
• постоји права нормална на правац усмерених дужи таква да се полуправе<br />
AB и CD налазе <strong>са</strong> исте стране те праве, тј. истог су смера;<br />
• ако су дужи AB и CD подударне (AB ≅ CD), тј. истог су интензитета.<br />
P<br />
почетна<br />
тачка<br />
PQ<br />
D<br />
1<br />
Q<br />
<strong>за</strong>вршна<br />
тачка<br />
Приликом проучавања усмерених дужи посебно су корисна својства<br />
паралелограма, што показује наредна теорема коју нећемо доказивати.<br />
1. Ако је AB = CD и дужи AB и CD нису на истим правама, онда је четвороугао<br />
ABDC паралелограм.<br />
2. Усмерене дужи AB и CD су једнаке AB = CD акко дужи и имају <strong>за</strong>једничко<br />
средиште.<br />
3. Ако је KLMN паралелограм, онда је KL = NM и KN = LM .<br />
A<br />
B<br />
C<br />
1<br />
C<br />
N<br />
D<br />
M<br />
Посебно издвајамо најважније особине дефини<strong>са</strong>ног изједначавања усмерених<br />
дужи.<br />
K<br />
L<br />
1. Свака усмерена дуж је једнака <strong>са</strong>мој себи, AB = AB .<br />
2. Ако је AB = CD , онда је и CD = AB .<br />
3. Ако је AB = CD и CD = EF , онда је AB = EF .<br />
Вектор је скуп свих усмерених дужи које су међусобно једнаке.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
155
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Векторе, то јест скупове међусобно једнаких усмерених дужи, означавамо малим<br />
латиничним словима надвученим стрелицом: a , b , c , ...<br />
Иако сваки вектор <strong>са</strong>држи бесконачно много усмерених дужи, довољно је <strong>за</strong>дати<br />
<strong>са</strong>мо једну од њих. Ако је дата нека усмерена дуж XY , онда све усмерене дужи<br />
једнаке <strong>са</strong> XY образују један вектор a . Једнакост a = XY , значи да је вектор a<br />
одређен усмереном дужи XY , одн. да је XY један представник вектора a . Слично,<br />
вектор одређен усмереном дужи XY краће се назива „вектор XY ”.<br />
Нека је a дати вектор. За сваку тачку O постоји јединствена тачка A таква да је<br />
a = OA .<br />
Доказ. Нека је XY произвољна усмерена дуж таква да је a = XY . Нека је p<br />
(јединствена) права која <strong>са</strong>држи O и паралелна је <strong>са</strong> XY, при чему допуштамо<br />
и да се p поклапа <strong>са</strong> правцем усмерене дужи XY (уколико су тачке O, X и Y<br />
колинеарне). И<strong>за</strong>беримо <strong>за</strong>тим полуправу Op 1<br />
p која је исто усмерена као XY .<br />
Тачка A је јединствена тачка полуправе Op 1<br />
, таква да је OA ≅ XY. ■<br />
a = AB<br />
B<br />
A<br />
–a = BA<br />
F 1 F 2<br />
Свим векторима придружујемо и вектор одређен „усмереном дужи”, чији се<br />
почетак и крај поклапају. Такве „усмерене дужи” означаваћемо XX <strong>за</strong> било<br />
коју тачку X. Знаке навода користимо јер овде није реч о усмереним дужима у<br />
уобичајеном смислу. Сматрамо да су све усмерене дужи XX <strong>за</strong> било коју тачку<br />
X међусобно једнаке. Вектор одређен овим усмереним дужима обележавамо 0 и<br />
називамо га нула-вектор.<br />
Ако је a = AB , онда се вектор одређен усмереном дужи BA назива супротним<br />
вектором вектора a и обележава се –a .<br />
Пример 1.<br />
Аутомобили, ракете, тела која падају, фудбалске лопте – сви се крећу под дејством<br />
неке силе. А силе су векторске величине, јер су поред интензита којим се дејствује<br />
на неки објекат, важни и правац и смер деловања. Основу <strong>за</strong> проучавање кретања<br />
под дејством сила чине три чувена Њутнова <strong>за</strong>кона. Трећи Њутнов <strong>за</strong>кон (познат<br />
као <strong>за</strong>кон акције и реакције), грубо речено, каже да „свакој сили акције F 1<br />
одговара сила реакције F 2<br />
која је једнаког интензитета и супротног смера”, што се<br />
исказује једноставном формулом F 1<br />
= –F 2<br />
. <br />
156<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Две усмерене дужи су надове<strong>за</strong>не ако је <strong>за</strong>вршна тачка једне усмерене дужи<br />
истовремено почетна тачка друге усмерене дужи. Збир надове<strong>за</strong>них усмерених<br />
дужи AB и BC је усмерена дуж AC , AB + BC = AC .<br />
Није тешко уочити да из AB = A 1<br />
B 1<br />
и BC = B 1<br />
C 1<br />
следи да је AC = A 1<br />
C 1<br />
,<br />
AB + BC = AC . Ова чињеница омогућава да дефинишемо збир било која два<br />
вектора a и b ослањајући се на <strong>са</strong>бирање погодно и<strong>за</strong>браних надове<strong>за</strong>них<br />
усмерених дужи. Након што произвољно и<strong>за</strong>беремо усмерену дуж која је<br />
представник вектора a , a = XY , представник вектора b је јединствено одређен<br />
тачком Z таквом да је b = YZ . Збир вектора a и b је вектор одређен усмереном<br />
дужи XZ , a + b = XZ .<br />
Y<br />
a<br />
X<br />
U<br />
Z<br />
a + b<br />
V<br />
b<br />
Ако је a = XY и b = YZ , збир вектора a + b одређује усмерена дуж XZ :<br />
a + b = XY + YZ = XZ .<br />
Ако су x , y и z произвољни вектори, онда је:<br />
1. x + (y + z ) = (x + y ) + z (<strong>са</strong>бирање вектора је асоцијативно),<br />
2. x + y = y + x (<strong>са</strong>бирање вектора је комутативно),<br />
3. x + 0 = x (нула-вектор је неутрал <strong>за</strong> <strong>са</strong>бирање),<br />
4. x + (–x ) = 0 .<br />
Доказ.<br />
1. И<strong>за</strong>беримо представнике вектора x , y и z тако да буду надове<strong>за</strong>не усмерене<br />
дужи: x = AB , y = BC и z = CD . Тада је:<br />
x + (y + z ) = AB + (BC + CD ) = AB + BD = AD и<br />
(x + y ) + z = AB + (BC ) + CD = AC + CD = AD .<br />
2. И<strong>за</strong>беримо представнике вектора x и y тако да буду надове<strong>за</strong>не усмерене дужи:<br />
x = AB , y = BC. Тада је x + y = AB + BC = AC . Ако је D јединствена тачка таква<br />
да је x = CD , онда је y + x = BC + CD = BD . Ако тачке A, B и C нису колинеарне,<br />
онда из AB = CD следи да је ABDC паралелограм, па је AC = BD , тј. x + y = y + x .<br />
До истог <strong>за</strong>кључка долазимо у случају да су A, B и C колинеарне. Изостављамо ова<br />
разматрања, <strong>за</strong>снована на једноставним применама аксиома подударности.<br />
3. Нека је x = AB . Тада је x + 0 = AB + BB = AB = x .<br />
4. Ако је x = AB , онда је –x = BA , па је x + (–x ) = AB + BA = AA = 0 . ■<br />
D<br />
z<br />
x + y + z<br />
A<br />
y<br />
x<br />
B<br />
C<br />
x<br />
D<br />
x + y<br />
y<br />
y + x<br />
A<br />
x<br />
B<br />
C<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
157
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Пример 2.<br />
Асоцијативност <strong>са</strong>бирања вектора (тврђење под 1 у претходној теореми)<br />
омогућава нам да <strong>за</strong>немаримо <strong>за</strong>граде приликом одређивања збирова више од два<br />
вектора.<br />
Једноставном применом правила полигона добијамо да је <strong>за</strong><br />
сваке три тачке A, B и C тачна једнакост AB + BC + CA = 0 .<br />
Аналогна једнакост важи и <strong>за</strong> било који број тачака.<br />
A 1<br />
A 2<br />
+ A 2<br />
A 3<br />
+ A 3<br />
A 4<br />
+ ... + A n – 1<br />
A n<br />
+ A n<br />
A 1<br />
= 0 <br />
Последица тврђења 2. у теореми <strong>са</strong> претходне стране јесте<br />
такозвано правило паралелограма <strong>за</strong> <strong>са</strong>бирање два вектора.<br />
Два вектора <strong>са</strong>бирамо по овом правилу тако што <strong>за</strong> њихове<br />
представнике бирамо усмерене дужи <strong>са</strong> истим почетком,<br />
а <strong>за</strong>тим одредимо вектор положаја, у односу на <strong>за</strong>једнички<br />
почетак, четвртог темена паралелограма одређеног<br />
и<strong>за</strong>браним представницима.<br />
дефиниција<br />
Одузети вектор x од вектора y значи вектор y <strong>са</strong>брати<br />
<strong>са</strong> супротним вектором вектора x . Дакле, y – x = y + (–x ).<br />
Вектор y – x назива се разлика вектора y и x .<br />
Пример 2.<br />
На слици доле десно дати су вектори x , y и z . Конструишимо вектор<br />
v = (x + y – z ) + (x – y + z ).<br />
Приметите да је овај <strong>за</strong>датак типа „одреди вредност изра<strong>за</strong> ако су дате вредности<br />
променљивих...”. Решава се као и остали слични <strong>за</strong>даци из алгебре <strong>са</strong> којима сте се<br />
већ срели.<br />
Упростимо најпре дати векторски израз користећи особине<br />
операција наведене на претходној страни:<br />
v = (x + y – z ) + (x – y + z ) = x + y – z + x – y + z<br />
= x + x + y – y – z + z = x + x .<br />
Дакле, вектор v не <strong>за</strong>виси од вектора y и z . Као што се очекује,<br />
добијени резултат означавамо краће <strong>са</strong> 2x . <br />
158<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Производ реалног броја и вектора уводимо користећи веома блиску везу између<br />
скупа реалних бројева и тачака неке праве.<br />
Производ реалног<br />
броја и вектора<br />
Свака усмерена дуж OX одређује бројевну<br />
праву тако да тачки O одговара број 0, а тачки X<br />
одговара број 1 (дуж OX је дакле јединична дуж).<br />
Тада свакој тачки праве R одговара јединствени<br />
реални број r. Подсећамо, број r називамо и<br />
координата тачке R и пишемо R(r).<br />
Штавише, сваки реалан број је координата тачно<br />
једне тачке.<br />
– 1 2 2 –2 a –1 2 0 x 1 b 2 3 3<br />
A<br />
O X B<br />
2 2 –2x 2x<br />
– 1 2 x 3 x<br />
bx<br />
ax<br />
Нека је r реалан број и x не-нула вектор, при чему је OX (било која) усмерена<br />
дуж која одређује x . Ако на бројевној правој одређеној <strong>са</strong> OX реалном броју r<br />
одговара тачка R, онда је rx вектор одређен усмереном дужи OR .<br />
Посебно, r0 = 0 , <strong>за</strong> било који реалан број r.<br />
Претходна дефиниција битно се <strong>за</strong>снива на вези између скупа R и праве. Ту везу<br />
детаљно разматрамо у поглављу Сличност. Тада ћемо опи<strong>са</strong>ти и мерење дужине<br />
дужи. Ипак, да би ова прича о векторима била што потпунија, у наставку лекције<br />
подразумевамо знање о дужини дужи из основне школе. Интензитет вектора<br />
x = OX једнак је дужини дужи OX и обележава се |x |.<br />
0x = 0<br />
1x = x<br />
–1x = –x<br />
2x = x + x<br />
–2x = –x + (–x )<br />
3x = x + x + x<br />
...<br />
Два не-нула вектора су колинеарна ако их одређују усмерене дужи истог<br />
правца. Нула вектор је колинеаран <strong>са</strong> сваким вектором.<br />
Издвајамо два тврђења у вези <strong>са</strong> колинеарним векторима. Доказе изостављамо.<br />
За било који вектор x и било који број r из R, вектори x и rx су колинеарни и<br />
важи |rx | = |r| · |x |. Штавише, ако је r > 0, векторе x и rx одређују<br />
усмерене дужи истог смера, а ако је r < 0, ове векторе одређују усмерене<br />
дужи супротних смерова.<br />
Ако су x и y колинеарни не-нула вектори, онда постоји реалан број r такав да<br />
је y = rx . Штавише,<br />
• ако су x и y одређени усмереним дужима истог смера, онда је r = |y |<br />
|x | ;<br />
• ако су x и y одређени усмереним дужима супротних смерова,<br />
онда је r = – |y |<br />
|x | .<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
159
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
У наставку издвајамо најважније особине производа броја и вектора.<br />
1) (k + l)x = kx + lx , <strong>за</strong> сваки вектор x и све k и l из R.<br />
2) k(lx ) = (k · l) x , <strong>за</strong> сваки вектор x и све k и l из R.<br />
3) kx + ky = k(x + y ), <strong>за</strong> све векторе x и y , и све k из R.<br />
–1kx<br />
x<br />
kx<br />
lx<br />
–1 – 1 0 1 1 1 2<br />
2<br />
3<br />
x<br />
kx<br />
(k + l)x<br />
2 1 2<br />
– 1 1 1<br />
2 kx 1 kx<br />
3 kx 2 kx 2 1 2 kx<br />
Особине 1) и 2) постају јасне ако се<br />
ослонимо на уобичајену интерпретацију<br />
збира и производа два реална броја<br />
прика<strong>за</strong>на на бројевној правој (слике<br />
десно). Детаљна обазложења изостављамо.<br />
x<br />
kx<br />
У поглављу Сличност, посебна пажња биће посвећена особини 3). Наиме, особина<br />
3) је једна од бројних варијанти чувене Талесове теореме.<br />
y<br />
Вектори су често корисни да се уоче и докажу разна тврђења геометрије. То ћемо<br />
илустровати доказујући неке теореме познате из основне школе.<br />
ky<br />
Примене вектора<br />
C<br />
Подсећамо, дуж чије су крајње тачке средишта две странице троугла, назива се<br />
средња линија тог троугла.<br />
Средња линија троугла паралелна је наспрамној страници и<br />
два пута је краћа од ње.<br />
A<br />
b<br />
B 1<br />
c<br />
m<br />
A 1<br />
a<br />
B<br />
Нека је m = A 1<br />
B 1<br />
средња линија ∆ABC наспрамна страници AB. Уочимо векторе:<br />
c = AB , b = AC , a = CB , m = B 1<br />
A 1<br />
. Жељено тврђење о средњој линији троугла<br />
изводимо из следећих једнакости:<br />
m = B 1<br />
C + CA 1<br />
= 1 2 b + 1 2 a = 1 2 (b + a ) = 1 2 c .<br />
Из једнакости m = 1 2<br />
c , односно 2m = c изводимо следећа два <strong>за</strong>кључка:<br />
A<br />
160<br />
E<br />
D<br />
средња<br />
линија<br />
C<br />
F<br />
B<br />
• вектори m и c су колинеарни, што значи да се страница c и средња линија m<br />
налазе на паралелним правама;<br />
• интензитет вектора c је два пута већи од интензитета вектора m , тј. c = 2m. ■<br />
1. Задатак<br />
Дуж чије су крајње тачке средишта кракова неког трапе<strong>за</strong> назива се средња линија<br />
тог трапе<strong>за</strong>. Докажи да је средња линија трапе<strong>за</strong> паралелна његовим основицама и<br />
једнака полузбиру основица.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Тежишна дуж троугла је дуж чија је једна крајња тачка теме тог троугла, а<br />
друга средиште наспрамне странице.<br />
C<br />
ta<br />
Б<br />
A 1<br />
Сваки троугао има три тежишне дужи. Уобичајено је да се у троуглу ABC тежишне<br />
дужи из темена A, B и C редом обележавају t a<br />
, t b<br />
и t c<br />
. Користећи теорему о средњој<br />
линији троугла изводимо основну теорему о тежишним дужима троугла.<br />
Тежишне дужи троугла секу се у једној тачки. Заједничка тачка тежишних<br />
дужи сваку од њих дели у односу 2 : 1.<br />
Доказ. Нека су A 1<br />
и B 1<br />
редом средишта страница BC и CA. Дуж A 1<br />
B 1<br />
је средња<br />
линија троугла ABC, па је према теореми о средњој линији троугла A 1<br />
B 1<br />
|| AB и<br />
AB = 2A 1<br />
B 1<br />
.<br />
Нека је T пресек тежишних дужи AA 1<br />
и BB 1<br />
, a A 2<br />
и B 2<br />
редом средишта дужи AT и<br />
BT. Дуж A 2<br />
B 2<br />
је средња линија троугла ABT, па је A 2<br />
B 2<br />
|| AB и AB = 2A 2<br />
B 2<br />
.<br />
Дакле, A 1<br />
B 1<br />
и A 2<br />
B 2<br />
су подударне и паралелне дужи, одакле следи да је A 2<br />
B 2<br />
A 1<br />
B 1<br />
паралелограм. Дијагонале паралелограма се полове, па је TA 1<br />
= TA 2<br />
и TB 1<br />
= TB 2<br />
.<br />
Дакле, TA = 2TA 1<br />
и TB = 2TB 1<br />
, што значи да тачка T дели тежишне дужи AA 1<br />
и BB 1<br />
у односу 2 : 1.<br />
A<br />
A<br />
B 1<br />
C<br />
A 1<br />
T<br />
A 2 B 2<br />
C<br />
B<br />
B<br />
Ако <strong>са</strong> T’ означимо пресек тежишних дужи BB 1<br />
и CC 1<br />
, аналогно претходном<br />
доказујемо да је T’B = 2T’B 1<br />
и T’C = 2T’C 1<br />
, одн. да T’ дели тежишне дужи BB 1<br />
и<br />
CC 1<br />
у односу 2 : 1. Закључујемо да T и T’ морају бити исте тачке, чиме је теорема<br />
дока<strong>за</strong>на. ■<br />
A<br />
B 1<br />
C 2<br />
T'<br />
B 2<br />
C 1<br />
B<br />
Пример 3.<br />
Дат је троугао ABC и нека су A’, B’ и C’ средишта страница BC, CA и AB. Докажимо<br />
да је AA’ + BB’ + CC’ = 0 .<br />
AA’ + BB’ + CC’ = (AB + BA’ ) + (BC + CB’ ) + (CA + AC’ )<br />
= ( AB + 1 2 BC ) + ( BC + 1 2 CA ) + ( CA + 1 2 AB )<br />
= 3 2<br />
(AB + BC + CA ) = 0 . <br />
Бројне примене вектора <strong>за</strong>сноване су на наредној важној теореми.<br />
Нека су x и y неколинеарни вектори једне равни. Тада <strong>за</strong> сваки вектор z исте<br />
равни постоје јединствени бројеви a и b такви да је z = ax + by .<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
161
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Y<br />
Y'<br />
by<br />
x<br />
y<br />
Z<br />
z = ax + by<br />
X<br />
X'<br />
Доказ. Ако је вектор z колинеаран <strong>са</strong> једним од вектора x и y , онда се тврђење<br />
једноставно доказује. На пример, ако је z колинеаран <strong>са</strong> x , онда је z = ax , <strong>за</strong> неки<br />
реалан број a, па је z = ax + 0y .<br />
Претпоставимо да међу векторима x , y и z нема колинеарних. Нека је O<br />
произвољна тачка одговарајуће равни, а тачке X, Y, Z такве да је x = OX , y = OY<br />
и z = OZ . Нека је X’ пресек праве кроз Z паралелне <strong>са</strong> OY , а Y’ пресек праве кроз<br />
Z паралелне <strong>са</strong> OX . Тада је OZ = OX’ + OY’ . Вектори OX и OX’ су колинеарни, па<br />
постоји број a такав да је OX’ = aOX . Такође, вектори OY и OY’ су колинеарни, па<br />
постоји број b такав да је OY’ = bOY .<br />
Дакле, z = OZ = OX’ + OY’ = aOX + bOY = ax + by .<br />
O<br />
ax<br />
Остаје још да покажемо да су бројеви a и b јединствени. Заиста, ако би било<br />
z = a 1<br />
x + b 1<br />
y , <strong>за</strong> неке a 1<br />
и b 1<br />
, при чему је a ≠ a 1<br />
или b ≠ b 1<br />
, имали бисмо да је<br />
ax + by = a 1<br />
x + b 1<br />
y , односно (a – a 1<br />
)x + (b 1<br />
– b)y = 0 , одакле би следило да су x и y<br />
колинеарни, супротно полазној претпоставци. Дакле, a = a 1<br />
и b = b 1<br />
. ■<br />
Приказивање вектора z компланарног <strong>са</strong> неколинеарним векторима x и y у<br />
облику z = ax + by назива се разлагање вектора z по x и y .<br />
Пример 4.<br />
Приликом кретања тела низ стрму (косу) раван, сила теже F се разлаже<br />
на такозвану активну компоненту F a<br />
, паралелну <strong>са</strong> стрмом равни, и<br />
такозвану нормалну компоненту F n<br />
, која је нормална на стрму раван. <br />
Пример 5.<br />
Нека је ABC произвољан троугао, O центар опи<strong>са</strong>не кружнице, H<br />
ортоцентар и A’, B’ и C’ средишта страница BC, CA и AB.<br />
Докажимо да је AH = 2OA’ , BH = 2OB’ , CH = 2OC’ .<br />
Вектори AH и OA’ су колинеарни (правци су им нормални на BC), па је<br />
AH = aOA’ <strong>за</strong> неки реалан број a. Аналогно <strong>за</strong>кључујемо да је BH = bOB’ <strong>за</strong><br />
неки реалан број b. Једноставно се уочава да је B’A’ = OA’ – OB’ и<br />
AB = AH + HB = aOA’ – bOB’ . Из теореме о средњој линији троугла следи да<br />
је AB = 2B’A’ , па је AB = 2OA’ – 2OB’ . Дакле, aOA’ – bOB’ = 2OA’ – 2OB’ ,<br />
то јест<br />
(a – 2)OA’ + (2 – b)OB’ = 0 .<br />
Пошто вектори OA’ и OB’ нису колинеарни, следи да је a – 2 = 0 и 2 – b = 0,<br />
одакле добијамо прве две једнакости. <br />
162<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Геометријске конструкције<br />
Б<br />
Из основне школе су познате једноставне конструкције:<br />
• преношење дужи;<br />
• преношење углова;<br />
• конструкција симетрале дужи, а тиме и средишта дужи;<br />
• конструкција симетрале угла;<br />
• конструкција нормале на праву из дате тачке.<br />
Поред ових конструкција, у једноставне се убрајају и следеће конструкције.<br />
• Конструкција праве кроз дату тачку која је паралелна датој правој.<br />
Нагласимо да цртање тражене паралеле<br />
коришћењем помоћног троугаоног лењира<br />
није геометријска конструкција.<br />
Лењир и шестар су<br />
једини допуштени<br />
„алати” при<br />
геометријским<br />
конструкцијама.<br />
Конструкције изводимо употребом<br />
<strong>са</strong>мо једног лењира и шестара: најпре<br />
конструишемо нормалу на дату праву из<br />
дате тачке, а <strong>за</strong>тим нормалу из исте тачке<br />
на управо конструи<strong>са</strong>ну праву.<br />
• Конструкција троугла на основу неког од ставова подударности, то јест на<br />
основу „података” о којима говори неки од ставова.<br />
p<br />
a<br />
(ССС) Конструкција троугла чије су странице подударне трима датим дужима a,<br />
b и c, таквим да је свака од њих мања од збира преостале две, то јест a < b + c,<br />
b < c + a, c < a + b.<br />
(СУС) Конструкција троугла чије су две странице подударне датим дужима a и<br />
b, а угао <strong>за</strong>хваћен тим страницама је подударан датом углу γ, при чему је γ мањи<br />
од опруженог угла.<br />
(УСУ) Конструкција троугла чија је једна страница подударна датој дужи a, а<br />
углови који на ту страницу належу су подударни датим угловима β и γ, при чему<br />
је збир углова β и γ мањи од опруженог угла.<br />
(ССУ) Конструкција троугла чије су две странице подударне датим дужима a и<br />
b, при чему је a > b, а угао наспрам веће странице (то јест оне која је подударна<br />
<strong>са</strong> a) подударан је датом углу α, који је мањи од опруженог угла.<br />
Приметите да је при<br />
свакој конструкцији<br />
троугла на основу<br />
неког од ставова<br />
подударности<br />
конструи<strong>са</strong>ни троугао<br />
јединствен, у смислу<br />
да је подударан<br />
сваком троуглу који<br />
<strong>за</strong>довољава постављене<br />
услове.<br />
b<br />
c<br />
СУС<br />
b<br />
УСУ<br />
c c c<br />
a<br />
b<br />
c<br />
ССС<br />
b<br />
c<br />
a<br />
b<br />
c<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
ССУ<br />
b<br />
c<br />
163
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Основне етапе решавања сложенијег конструктивног <strong>за</strong>датка илустроваћемо у<br />
наредном примеру.<br />
Пример 1.<br />
Конструишимо ∆ABC тако да је збир страница<br />
AB и AC подударан датој дужи d, а углови код<br />
темена A и B су подударни датим угловима α и β.<br />
Краћа формулација<br />
овог <strong>за</strong>датка би гласила:<br />
конструиши ∆ABC ако је<br />
дато b + c, α, β.<br />
Анали<strong>за</strong> је прва<br />
етапа решавања<br />
конструктивног<br />
<strong>за</strong>датка. Трага се <strong>за</strong><br />
начином како на основу<br />
датих података извести<br />
жељену конструкцију.<br />
Анали<strong>за</strong> је главна етапа<br />
<strong>за</strong> решавача и ако се<br />
она успешно обави,<br />
<strong>за</strong>датак је „скоро готов”.<br />
Основне вештине<br />
неопходне <strong>за</strong> анализу<br />
су свакако знање и<br />
домишљатост.<br />
Анали<strong>за</strong>.<br />
Нацртајмо произвољан троугао ABC и<br />
означимо оне његове елементе који се<br />
појављују међу датим подацима.<br />
Задатак ће бити решен ако смислимо како да<br />
„допунимо” слику и <strong>за</strong>датак сведемо на неку<br />
једноставну конструкцију.<br />
Како нам је дат збир AB + AC, од користи ће бити надовезивање ових страница<br />
(види слику). Нека је D тачка таква да је D – A – B и DA ≅ AC. Тада је DB ≅ d.<br />
Међутим, тада су нам познати углови ∆DBC који належу на DB:<br />
• CDA ≅ α/2, јер је ∆DAC једнакокраки, па је CDA ≅ DCA, али је и<br />
CDA + DCA ≅ CAB ≅ α (спољашњи угао једнак је збиру несуседних<br />
унутрашњих), те је CDA ≅ DCA ≅ α/2;<br />
• DBC = ABC ≅ β.<br />
Конструкција је<br />
поступак којим се,<br />
на основу датих<br />
података, лењиром и<br />
шестаром конструише<br />
тражена фигура. Чини<br />
је низ једноставних<br />
конструкција чији смо<br />
редослед открили током<br />
анализе.<br />
Овим смо конструкцију свели на једноставну конструкцију ∆DBC (по ставу УСУ).<br />
Конструкција.<br />
Најпре конструишемо ∆DBC, чија је једна страница DB подударна датој дужи d, a<br />
углови код темена D и B су подударни угловима α/2 и β. Након тога, конструишемо<br />
симетралу s странице DC. Означимо <strong>са</strong> A пресек симетрале s и странице DB.<br />
Дати подаци<br />
Конструкција<br />
Докажимо да је ∆ABC тражени троугао.<br />
164<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Доказ.<br />
Како тачка A припада симетрали дужи DC, онда је AD ≅ AC. Одавде даље<br />
<strong>за</strong>кључујемо да је<br />
AC + AB ≅ DA + AB ≅ DB.<br />
Како је по конструкцији BD ≅ d, следи да је збир страница AB и AC троугла ABC<br />
<strong>за</strong>иста једнак датој дужи d.<br />
Такође, ∆DAC је једнакокраки, па је CDA ≅ DCA. Како је по конструкцији<br />
CDA ≅ α/2, следи и да је DCA ≅ α/2. Угао CAB је спољашњи угао ∆DAC и као<br />
такав једнак је збир несуседних унутрашњих углова, па је узимајући у обзир<br />
претходно<br />
CAB ≅ CDA + DCA ≅ α/2 + α/2 ≅ α.<br />
Нај<strong>за</strong>д, по конструкцији је ABC = DBC ≅ β.<br />
Дискусија.<br />
Да би постављени <strong>за</strong>датак имао решења, неопходно је да збир углова α и β буде<br />
мањи од опруженог угла. У супротном <strong>за</strong>датак нема решења. <br />
1.<br />
2.<br />
Задатак<br />
1. Наведи једноставне конструкције од којих се <strong>са</strong>стоји конструкција у<br />
претходном примеру.<br />
2. Наведи све теореме на које се ослања доказ коректности конструкције из<br />
претходног примера.<br />
Задатак<br />
Конструиши ∆ABC ако је дато a + b + c, α, β.<br />
Доказом се потврђује<br />
да конструи<strong>са</strong>на<br />
фигура <strong>за</strong>довољава<br />
постављене услове.<br />
Доказ се углавном<br />
ослања на анализу, јер<br />
се при анализирању<br />
мора водити рачуна о<br />
особинама фигуре.<br />
За успешан доказ<br />
неопходно је познавање<br />
важних теорема, али<br />
и вештина њиховог<br />
комбиновања.<br />
Дискусија подразумева<br />
утврђивање услова<br />
под којим је могуће<br />
извршити <strong>за</strong>дату<br />
конструкцију, као<br />
и броја међусобно<br />
неподударних фигура<br />
које <strong>за</strong>довољавају<br />
те услове. Дискусија<br />
се често <strong>за</strong>снива<br />
на разматрању<br />
међусобног одно<strong>са</strong><br />
правих и кругова које<br />
конструишемо.<br />
Упутство. Детаљно решење постављеног <strong>за</strong>датка испиши по угледу на претходни<br />
пример. На слици испод дата је слика на основу које је једноставно извршити<br />
анализу.<br />
3.<br />
Задатак<br />
Конструиши ∆ABC ако је дато:<br />
1) b + c, β, γ;<br />
2) a, b + c, β;<br />
3) a, b + c, α<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
165
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Пример 2.<br />
Конструишимо ∆ABC, ако је дато a, b, h c<br />
.<br />
Анали<strong>за</strong>. Нацртајмо произвољан ∆ABC и означимо <strong>са</strong> D<br />
подножје висине из C. Након конструкције ∆CDB (став<br />
ССУ), једноставно је конструи<strong>са</strong>ти тражени троугао.<br />
Конструкција је дата на наредној слици.<br />
Приметимо да <strong>за</strong> и<strong>за</strong>бране податке постоје<br />
два неподударна троугла која <strong>за</strong>довољавају<br />
постављене услове.<br />
Доказ. Да конструи<strong>са</strong>ни троугао <strong>за</strong>довољава постављене услове, следи директно<br />
по конструкцији.<br />
Дискусија. Опи<strong>са</strong>ну конструкцију је могуће извести уколико је h c<br />
< a и h c<br />
< b. У<br />
супротном <strong>за</strong>датак нема решења.<br />
Ако су испуњени наведени услови, <strong>за</strong>датак има јединствено решење ако је a ≅ b, a<br />
ако a и b нису подударне дужи, онда има два решења.<br />
4.<br />
5.<br />
Задатак<br />
Конструиши ∆ABC, ако је дато α, β, h c<br />
.<br />
Задатак<br />
Конструиши ∆ABC, ако је дато a, b, t c<br />
.<br />
Упутство. Досетка <strong>за</strong> ову конструкција прика<strong>за</strong>на је на слици<br />
десно. Прво треба конструи<strong>са</strong>ти ∆CEB (став ССС), <strong>за</strong>тим наћи<br />
средиште дужи CE и нај<strong>за</strong>д тачку A такву да је D средиште дужи<br />
AB. Доказ да је конструкција коректна своди се на доказ да је<br />
∆CAD ≅ ∆EBD. У дискусији се треба позвати на неједнакост<br />
троугла.<br />
166<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Пример 3.<br />
Размотримо конструкцију трапе<strong>за</strong> ABCD, чија је краћа основица CD подударна<br />
датој дужи b, краци BC и AD су подударни дужима c и d и чија је висина<br />
подударна датој дужи h.<br />
Није тешко уочити да се дати конструктиван <strong>за</strong>датак<br />
може свести на конструкцију из примера 2 (види слику<br />
десно).<br />
Заиста, након конструкције ∆EBC (чије су нам две<br />
странице познате, као и висина која одговара трећој)<br />
једноставно је <strong>за</strong>вршити конструкцију.<br />
Конструкцију<br />
четвороугла углавном<br />
најпре треба свести<br />
на конструкцију неког<br />
троугла.<br />
Као и у примеру 2, доказ је једноставан: поред позивања на конструкцију,<br />
потребно је применити и теорему о страницама паралелограма.<br />
Дискусија је потпуно аналогна дискусији из примера 2. Наведите услове под<br />
којима <strong>за</strong>датак нема решења, под којима има једно, а под којим има два. <br />
Пример 4.<br />
Нека су дате две различите тачке A и B и права p. Конструишимо кружницу k која<br />
<strong>са</strong>држи тачке A и B, а њен центар припада правој p.<br />
Анали<strong>за</strong>. Ако тачке A и B обе припадају некој<br />
кружници, онда, центар кружнице припада<br />
симетрали дужи AB.<br />
Конструкција. Прво конструишемо симетралу s AB<br />
дужи AB. Нека је O пресек симетрале s AB<br />
и праве p.<br />
Кружница k(O, OA) је тражена кружница.<br />
Доказ. Према конструкцији, следи да тачка A припада кружници k(O, OA) и да<br />
се центар ове кружнице налази на правој p. Остаје још да се докаже да B такође<br />
припада овој кружници. Међутим, то следи из чињенице да O s AB<br />
, па је OA ≅ OB.<br />
Дискусија. Задатак има јединствено решење уколико права одређена тачкама A<br />
и B није нормална на p. Ако јесте, <strong>за</strong>датак нема решења у случају да симетрала s AB<br />
и права p немају <strong>за</strong>једничких тачака, или има бесконачно много решења ако је p<br />
симетрала дужи AB. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
167
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Важне примене у конструктивним <strong>за</strong>дацима имају последице теореме о<br />
централним и периферијским угловима о којима је било речи на страни 149.<br />
теорема<br />
Сви периферијски углови над пречником (полукружницом) су прави.<br />
Пример 5.<br />
Из тачке A која је у спољашњости кружнице k, конструишимо тангенте на k.<br />
Нека је O центар кружнице k.<br />
Како је угао између тангентe и<br />
полупречника одређеног тачком<br />
додира прав угао, следи да се тачкa<br />
додира налази на кружници којој је<br />
дуж OA пречник.<br />
Дакле, најпре треба конструи<strong>са</strong>ти средиште S дужи OA, а <strong>за</strong>тим кружницу<br />
k(S, SO). Пресечне тачке T 1<br />
и T 2<br />
кружница k и k(S, SO) су тачке додира тангенти<br />
које треба конструи<strong>са</strong>ти. Једна тангента је права одређена тачкама T 1<br />
и A, а друга<br />
је права одређена тачкама T 2<br />
и A. <br />
дефиниција<br />
Нека је дата нека дуж AB и тачка P ван ње. Ако је APB = φ, кажемо да се из<br />
тачке P дуж AB види под углом φ.<br />
6. Задатак<br />
Конструиши скуп свих тачака из којих се дата дуж AB види под правим углом.<br />
Скуп свих тачака из<br />
којих се дуж AB види<br />
под правим углом<br />
је кружница над<br />
пречником AB.<br />
7. Задатак<br />
Конструиши правоугли ∆ABC <strong>са</strong> правим углом у темену C тако да је хипотену<strong>за</strong><br />
подударна датој дужи c, а висина која одговара хипотенузи подударна је дужи h c<br />
.<br />
Упутство је дато сликом <strong>са</strong><br />
десне стране.<br />
168<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Угао између тангенте и тетиве која <strong>са</strong>држи тачку додира једнак је<br />
одговарајућем периферијском углу над луком одређеним том тетивом.<br />
теорема<br />
Ова теорема нам омогућава још једну важну конструкцију.<br />
Пример 6.<br />
Нека је дата дуж AB и угао φ. Конструишимо скуп свих тачака из којих се дуж AB<br />
види под углом φ.<br />
Тражена конструкција је на сликама изнад прика<strong>за</strong>на<br />
„корак по корак”. <br />
8. Задатак<br />
Конструиши ∆ABC ако је дато a, α, h a<br />
.<br />
Лењиром и шестаром није могуће конструи<strong>са</strong>ти угао од 20°<br />
Проблем трисекције угла је древни антички проблем: „Да ли је могуће<br />
употребом <strong>са</strong>мо лењира и шестара сваки угао поделити на три подударна угла<br />
конструкцијом две полуправе?”<br />
Много векова су математичари безуспешно покушавали да реше овај проблем.<br />
Тек у XIX веку, два миленијума након формулације проблема, дока<strong>за</strong>но је да<br />
није могуће извршити трисекцију било ког угла. Коришћењем метода алгебре,<br />
пока<strong>за</strong>но је да се лењиром и шестаром не може конструи<strong>са</strong>ти угао чија је<br />
мера 20°, па је дакле немогуће угао од 60° лењиром и шестаром поделити на<br />
три једнака дела. (Наравно, постоје углови чије трећине веома једноставно<br />
конструишемо; на пример прави углови или опружени углови.)<br />
Постоје „алати” помоћу којих је могуће поделити сваки угао на три једнака<br />
дела.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
169
A<br />
Изометријске трансформације<br />
Две фигуре интуитивно сматрамо подударним уколико се крутим кретањем<br />
те фигуре могу потпуно преклопити. Ову дефиницију подударности фигура<br />
налазимо и у старогрчкој геометрији. Уместо о крутим кретањима данас говоримо<br />
о изометријским трансформацијама или краће изометријама. Изометрију<br />
неке равни можемо <strong>за</strong>мишљати као премештање тачака те равни такво да нови<br />
положаји две тачке одређују дуж која је подударна <strong>са</strong> дужи коју су одређивале<br />
тачке пре премештања.<br />
пре<br />
после<br />
A<br />
B<br />
A'<br />
B'<br />
Изометрија I равни π је функција I : π→π, таква да <strong>за</strong> сваке две тачке A и B<br />
равни π, ако је I(A) = A’ и I(B) = B’, онда је AB ≅ A’B’.<br />
Једна од најосновнијих особина изометрије изражена је следећом теоремом.<br />
A B C<br />
A'<br />
AC ≅ A'C'<br />
AB ≅ A'B'<br />
B'<br />
BC ≅B'C'<br />
C'<br />
Изометријом се колинеарне тачке сликају у колинеарне тачке. Штавише,<br />
чува се и распоред тачака: ако је A – B – C и I(A) = A’, I(B) = B’, I(C) = C’,<br />
онда је и A’ – B’ – C’.<br />
Доказ ове особине изостављамо, јер је интуитивно јасно да тврђење важи, а<br />
<strong>са</strong>м доказ се своди на једноставну примену аксиома подударности и њихових<br />
последица које смо извели. Из претходне теореме даље изводимо нове <strong>за</strong>кључке.<br />
• Изометријом се дуж пресликава у дуж. Другим речима ако је I(A) = A’ и<br />
I(B) = B’, онда се свака тачке дужи AB пресликава у неку тачку дужи A’B’ и<br />
обратно, свака тачка дужи A’B’ је слика неке тачке дужи AB. Пишемо,<br />
I(AB) = A’B’.<br />
• Изометријом се права пресликава у праву:<br />
ако су A и B две тачке праве p и ако је I(A) = A’ и I(B) = B’, онда је I(p) = p’, где је<br />
p’ права одређена тачкама A’ и B’.<br />
• Изометријом се полуправа пресликава у полуправу.<br />
170<br />
Наведена тврђења даље користимо да бисмо одредили слике важних сложенијих<br />
фигура – углова и троуглова.<br />
• Изометријом се конвек<strong>са</strong>н угао пресликава у конвек<strong>са</strong>н угао:<br />
• Изометријом се троугао пресликава у подударан троугао:<br />
ако је I(A) = A’, I(B) = B’ и I(C) = C’, онда је I(∆ABC) = ∆A’B’C’.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Посебно нас <strong>за</strong>нимају слике читавих фигура при изометријама, јер на тај начин<br />
математичким језиком говоримо о „крутом премештању” фигуре.<br />
Ако је Φ нека равна фигура и I изометрија одговарајуће равни, <strong>са</strong> I(Φ)<br />
означавамо скуп слика тачака из Φ, то јест свих тачака I(X), X Φ.<br />
У наставку истичемо неке основне изометријске трансформације равни.<br />
Осна симетрија<br />
Нека је s права равни π. Ако је X тачка равни π, која не припада правој s, нека је<br />
n нормала на s из X и S подножје ове нормале. Тада постоји јединствена тачка X’<br />
равни π таква да је X – S – X’ и XS ≅ SX’. За тачке X и X’ кажемо да су симетричне<br />
у односу на праву s. Тачке праве s симетричне су <strong>са</strong>ме себи. Права s се назива о<strong>са</strong><br />
симетрије.<br />
1.<br />
Задатак<br />
На сликама испод прика<strong>за</strong>на је (корак-по-корак) конструкција осносиметричне<br />
тачке. Детаљно објасни конструкцију, тј. објасни <strong>за</strong>што су дата тачка X и<br />
конструи<strong>са</strong>на тачка X’ симетричне у односу на s.<br />
s<br />
s<br />
s<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X'<br />
Осна симетрија равни π у односу на праву s је пресликавање S s<br />
: π π, које<br />
свакој тачки X равни π додељује тачку X’ исте равни, која је симетрична <strong>са</strong><br />
X у односу на s.<br />
Осна симетрија је изометрија равни.<br />
Доказ претходног тврђења остављен је као <strong>за</strong>датак.<br />
2.<br />
Задатак<br />
Ако је s било која права равни π. Тачке X и Y равни π пресликане су осном<br />
симетријом у односу на s редом у тачке X’ и Y’, тј. S s<br />
(X) = X’ и S s<br />
(Y) = Y’. У сваком<br />
од случајева прика<strong>за</strong>них на сликама испод, објасни <strong>за</strong>што је XY ≅ X’Y’.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
171
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Издвајамо неколико очигледних особина осне симетрије.<br />
• Ако права сече осу симетрије, онда тачку пресека <strong>са</strong>држи и слика те праве.<br />
• Ако је права паралелна оси симетрије, онда је и њена слика паралелна оси<br />
симетрије.<br />
• Ако је права нормална на осу симетрије, онда се она пресликава у <strong>са</strong>му себе.<br />
Фигура је осносиметрична ако постоји бар једна права таква да се та фигура<br />
пресликава у <strong>са</strong>му себе осном симетријом у односу на ту праву.<br />
Пример 1.<br />
На сликама испод прика<strong>за</strong>не су неке познате осносиметричне фигуре <strong>са</strong> свим<br />
њиховим о<strong>са</strong>ма симетрије.<br />
<br />
Пример 2.<br />
У унутрашњости конвексног угла aOb дата је тачка C. Одредимо тачке A и B на<br />
крацима Oa и Ob датог угла тако да обим троугла ABC буде најмањи.<br />
Очигледно, „погађањем” (случајним избором) тражених тачака нећемо доћи<br />
до решења. Ипак, случајни избори нам могу помоћи да се досетимо како треба<br />
поступити.<br />
Ако надовежемо странице троуглова (које смо случајно бирали) <strong>са</strong> слике изнад,<br />
пресликавајући тачку C у односу на краке Oa и Ob у тачке C' и C'', уочавамо да је<br />
обим троугла A i<br />
B i<br />
C (i = 1,2) једнак дужини изломљене линије C'A i<br />
B i<br />
C''. Најкраћа<br />
међу њима је свакако дуж C'C''. Сада је једноставно одредити тражене тачке: A и<br />
B су пресеци дужи C'C'' <strong>са</strong> Oa и Ob. Строг доказ да су овако конструи<strong>са</strong>не тачке<br />
<strong>за</strong>иста тражене тачке <strong>за</strong>снива се на неједнакости троугла. <br />
172<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Нека је S фиксирана тачка равни π. За сваку тачку X равни π, различиту од S,<br />
постоји јединствена тачка X’ равни π таква да је X – S – X’ и XS ≅ SX’. Кажемо да<br />
су тачке X и X’ симетричне у односу на тачку S. При оваквој симетрији, тачка S je<br />
симетрична <strong>са</strong>мој себи. Тачка S се назива центар симетрије.<br />
Централна симетрија равни π у односу на тачку S је пресликавање S S<br />
: π π, које<br />
свакој тачки X равни π додељује тачку X’ исте равни, која је симетрична <strong>са</strong> X у<br />
односу на S.<br />
Централна симетрија<br />
X<br />
S<br />
Централна симетрија је изометрија.<br />
X<br />
S<br />
X'<br />
Доказ претходног тврђења остављен је као <strong>за</strong>датак.<br />
3. Задатак<br />
Ако је S било која тачка равни π. Тачке X и Y равни π пресликане су централном<br />
симетријом у односу на S редом у тачке X’ и Y’, тј. S S<br />
(X) = X’ и S S<br />
(Y) = Y’. У сваком<br />
од случајева прика<strong>за</strong>них на сликама испод, објаснити <strong>за</strong>што је XY ≅ X’Y’.<br />
Издвајамо неколико очигледних особина централне симетрије.<br />
• Ако права <strong>са</strong>држи центар симетрије, онда се централном симетријом та права<br />
пресликава у себе, тј. ако S p, онда S S<br />
(p) = p.<br />
• Ако је права не <strong>са</strong>држи центар симетрије, онда се централном симетријом та<br />
права пресликава у паралелну праву, тј. ако S p и S S<br />
(p) = p’, онда p || p’.<br />
X Y<br />
S<br />
Y'<br />
X'<br />
X<br />
Y'<br />
S<br />
Y<br />
X'<br />
X<br />
Y'<br />
S<br />
Y<br />
X'<br />
A<br />
B C D E<br />
S<br />
E' D' C' B'<br />
A'<br />
Фигура је централносиметрична ако постоји тачка таква да се та фигура<br />
пресликава у <strong>са</strong>му себе централном симетријом у односу на ту тачку.<br />
Пример 3.<br />
Паралелограм је централно симетрична фигура. Није тешко уочити да је пресек<br />
дијагонала паралелограма центар симетрије.<br />
На слици испод прика<strong>за</strong>не су још неке централно симетричне фигуре.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
173
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
оријенти<strong>са</strong>н<br />
угао bOa<br />
оријенти<strong>са</strong>н<br />
угао aOb<br />
Ротација<br />
Oријенти<strong>са</strong>не углове уводимо аналогно усмереним дужима. Конвек<strong>са</strong>н угао<br />
одређен полуправама Oa и Ob оријентишемо избором почетног и <strong>за</strong>вршног крака.<br />
Дакле, један оријенти<strong>са</strong>н угао је aOb, а други bOa. Оријентацију угла на сликама<br />
означавамо усмереним луковима. Разликујемо две оријентације углова:<br />
• „у смеру ка<strong>за</strong>љке на <strong>са</strong>ту”, тзв. негативна оријентација угла,<br />
• „у смеру супротном од кретања ка<strong>за</strong>љке на <strong>са</strong>ту”, тзв. позитивна оријентација<br />
угла.<br />
X<br />
X<br />
X<br />
О<br />
О<br />
О<br />
X'<br />
Нека је O фиксирана тачка равни π и α оријенти<strong>са</strong>ни угао. За сваку тачку X равни<br />
π различиту од O постоји јединствена тачка X’ таква да је OX ≅ OX’ и XOX’ = α .<br />
Кажемо да је тачка X’ добијена ротацијом тачке X око тачке O <strong>за</strong> оријенти<strong>са</strong>ни<br />
угао α . Тачка O се опи<strong>са</strong>ном ротацијом пресликава у себе.<br />
Ротација равни π око тачке O <strong>за</strong> оријенти<strong>са</strong>ни угао α је пресликавање<br />
R O,<br />
: π π, које свакој тачки X равни π додељује тачку X’ исте равни, која је<br />
добијена ротацијом око тачке O <strong>за</strong> оријенти<strong>са</strong>ни угао α . Тачка O се назива<br />
центар ротације, а α угао ротације.<br />
Ротација је изометрија.<br />
Део дока<strong>за</strong> претходног тврђења остављен је као <strong>за</strong>датак.<br />
Централна симетрија<br />
је ротација око<br />
центра симетрије <strong>за</strong><br />
опружени угао.<br />
4. Задатак<br />
Нека је O фиксирана тачка равни π и α оријенти<strong>са</strong>ни угао. Тачке X и Y равни π<br />
пресликане су ротацијом око тачке O <strong>за</strong> угао α редом у тачке X’ и Y’, тј.<br />
R O,<br />
(X) = X’ и R O,<br />
(Y) = Y’. У сваком од случајева прика<strong>за</strong>них на сликама испод,<br />
објаснити <strong>за</strong>што је XY ≅ X’Y’.<br />
Y<br />
X'<br />
X<br />
Y'<br />
Y<br />
X'<br />
X<br />
S<br />
S<br />
Упутство. У оба случаја треба пока<strong>за</strong>ти ∆XSY ≅ ∆X’SY’.<br />
Y'<br />
Пример 4.<br />
Дати су тачка O, оријенти<strong>са</strong>н угао α и права p.<br />
Један од начина да се одреди R O,<br />
(p) је да се ротирају две произвољне тачке ове<br />
праве. Можемо поступити и другачије.<br />
Ако је N подножје нормале из O на p и R O,<br />
(N) = N', онда је нормала на ON' у тачки<br />
N' тражена слика p' праве p датом ротацијом. <br />
174<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
Пример 5.<br />
Конструишимо једнакокрако-правоугли троугао ABC ако је дато теме правог угла<br />
C и праве a и b којима припадају темена A и B.<br />
Ротацијом око тачке C <strong>за</strong> прав угао, тачка A се<br />
пресликава у тачку B. Нека је a’ права добијена<br />
ротацијом праве a око тачке C <strong>за</strong> прав угао. Из услова<br />
A a следи да B a’. Дакле, B a’ b.<br />
Конструкција на основу наведене анализе је<br />
прика<strong>за</strong>на на слици десно. (Приметите да када a<br />
ротирамо у супротном смеру, добијамо још једно<br />
решење.) <br />
Нека је v дати вектор чији је правац паралелан <strong>са</strong> равни π. Према теореми <strong>са</strong><br />
стране 156 <strong>за</strong> сваку тачку X равни π постоји јединствена тачка X’ таква да је<br />
XX’ ≅ v . Кажемо да је тачка X’ добијена транслацијом тачке X <strong>за</strong> вектор v .<br />
Транслација равни π <strong>за</strong> вектор v је пресликавање T v<br />
: π π, које свакој тачки X<br />
равни π додељује тачку X’ исте равни, која је добијена транслацијом <strong>за</strong> вектор v .<br />
Транслација<br />
Транслација је изометрија.<br />
Издвајамо неколико очигледних особина транслације.<br />
• Свака права паралелна правцу вектора транслације пресликава се у <strong>са</strong>му себе.<br />
• Права, која није паралелна правцу вектора, транслацијом се пресликава у<br />
паралелну праву.<br />
Пример 6.<br />
Дате су тачке A и B и праве c и d. Конструишимо паралелограм<br />
ABCD тако да C c и D d.<br />
Приметимо да је T (C) = D. Из услова C c следи да је<br />
D = T (C) T (c) = c'.<br />
Дакле, D c' d. <br />
5. Задатак<br />
Дате су тачке A и B и кружнице k 1<br />
и k 2<br />
. Конструиши паралелограм ABCD тако да<br />
C k 1<br />
и D k 2<br />
.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
175
Б<br />
Композиција<br />
изометрија<br />
Ако су A : π π и B : π π два пресликавања (трансформације) равни π, онда<br />
је A B такође пресликавање исте равни, при чему се слика неке тачке X при<br />
композицији A B, то јест A B(X), одређује тако што прво одреди B(X), а <strong>за</strong>тим<br />
се одреди слика те тачке при A.<br />
Композиција две изометрије је изометрија.<br />
Доказ. Нека су A и B две изометрије равни. Докажимо да је и A B изометрија<br />
равни. Нека су X и Y две произвољне тачке и X’ = A B(X) и Y’ = A B(Y). Треба<br />
дока<strong>за</strong>ти да је XY ≅ X’Y’.<br />
Ако <strong>са</strong> X 1<br />
и Y 1<br />
означимо тачке B(X) и B(Y), онда, пошто је B изометрија, следи да је<br />
XY ≅ X 1<br />
Y 1<br />
. Према дефиницији композиције,<br />
X’ = A B(X) = A(B(X)) = A(X 1<br />
) и Y’ = A B(Y) = A(B(Y)) = A(Y 1<br />
).<br />
Како је и A изометрија, следи да је X 1<br />
Y 1<br />
≅ X’Y’. Нај<strong>за</strong>д, из XY ≅ X 1<br />
Y 1<br />
и X 1<br />
Y 1<br />
≅ X’Y’<br />
следи да је XY ≅ X’Y’. ■<br />
p<br />
6.<br />
Задатак<br />
Које изометрије представљају следеће композиције:<br />
1) S q<br />
S p<br />
ако је p || q;<br />
2) S q<br />
S p<br />
ако је p ⊥ q и p q = {O};<br />
3) S q<br />
S p<br />
ако се p и q секу под неким оштрим углом α у тачки O?<br />
q<br />
p<br />
p<br />
q<br />
O<br />
q<br />
176<br />
Ако су углови α и<br />
β исто оријенти<strong>са</strong>ни,<br />
онда се збир<br />
α + β одређује<br />
надовезивањем и има<br />
исту оријентацију као<br />
и <strong>са</strong>бирци. Уколико<br />
су α и β супротне<br />
оријентације, онда<br />
од већег угла треба<br />
одузети мањи и<br />
при том је добијена<br />
разлика оријенти<strong>са</strong>на<br />
као већи угао.<br />
7.<br />
Задатак<br />
Које изометрије представљају следеће композиције:<br />
1) R O,β<br />
R O,α<br />
, 2) T v<br />
T u<br />
?<br />
8.<br />
Изометрија равни која сваку тачку те равни пресликава у себе назива се<br />
коинциденција те равни. Дакле, коинциденција равни π je пресликавање<br />
E : π π такво да је E(X) = X, <strong>за</strong> сваку тачку X π.<br />
Задатак<br />
Одреди следеће композиције:<br />
1) S p<br />
S p<br />
; 2) S S<br />
S S<br />
; 3) R O,<br />
R O,–<br />
; 3) T u<br />
T –u<br />
.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
O
Подударност<br />
Поглавље <strong>за</strong>вршавамо теоремом која изражава једну од основних особина<br />
изометрија равни. Особину нећемо доказивати, али ћемо је илустровати неким<br />
сугестивним примерима и <strong>за</strong>дацима.<br />
Пример 7.<br />
На шаховској табли (слика горе десно) поређани су разнобојни жетони. Кажемо<br />
да је премештање жетона изометријско ако је дуж коју одређују нека два жетона<br />
подударна <strong>са</strong> дужи који одређују та два жетона након премештања. Није тешко<br />
уочити да је свако изометријско премештање жетона потпуно одређено новим<br />
положајима нека три неколинеарна жетона. На пример, нека су црвени, плави<br />
и црни жетон премештени на другу таблу (слика доле десно) тако да је <strong>са</strong>чувана<br />
подударност међу одговарајућим дужима. Тада су потпуно одређени нови<br />
положаји свих осталих жетона. На које позиције на другој табли треба преместети<br />
наранџасти, зелени и жути жетон <strong>са</strong> прве табле? <br />
9. Задатак<br />
Конструиши две тројке тачака A, B, C и A 1<br />
, B 1<br />
, C 1<br />
тако да је AB ≅ A 1<br />
B 1<br />
, BC ≅ B 1<br />
C 1<br />
и<br />
CA ≅ C 1<br />
A 1<br />
. И<strong>за</strong>бери <strong>за</strong>тим произвољно једну тачку P и конструишите тачку P 1<br />
тако<br />
да је P 1<br />
A 1<br />
≅ PA, P 1<br />
B 1<br />
≅ PB и P 1<br />
C 1<br />
≅ PC.<br />
Основно <strong>за</strong>пажање које се намеће у претходним примерима и <strong>за</strong>дацима<br />
јесте то да је свако „изометрично премештање” тачака равни потпуно<br />
одређено новим положајима неке три неколинеарне тачке. Прецизније,<br />
свака изометрија равни је потпуно одређена сликама три<br />
неколинеарне тачке.<br />
Овај <strong>за</strong>кључак истичемо у теореми коју ћемо звати основном теоремом о<br />
изометријама равни.<br />
Ако су (A, B, C) и (A’, B’, C’) две тројке неколинеарних тачака равни π такве да<br />
је AB ≅ A’B’, BC ≅ B’C’ и CA ≅ C’A’, онда постоји јединствена изометрија I равни<br />
π таква да је I(A) = A’, I(B) = B’ и I(C) = C’.<br />
основна теорема о<br />
изометријама равни<br />
Интуитивно, две фигуре су подударне ако се тзв. крутим кретањем те две<br />
фигуре могу потпуно поклопити. Круто кретање је <strong>за</strong>право изометријска<br />
трансформација. Ако је Φ нека равна фигура и I изометрија те равни, онда I(Φ)<br />
означавамо скуп слика тачака из Φ, тј. фигуру добијену након одговарајућег<br />
крутог померења фигуре Φ.<br />
Две фигуре Φ и Ψ су подударне, у ознаци Φ ≅ Ψ, ако постоји изометрија I која<br />
пресликава Φ на Ψ, то јест ако је I(Φ) = Ψ.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
177
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
A<br />
Задаци<br />
Подударност дужи и углова<br />
1. Који од следећих иска<strong>за</strong> су тачни?<br />
1) Збир два оштра угла је оштар угао.<br />
2) Збир два права угла је опружен угао.<br />
3) Збир два тупа угла је неконвек<strong>са</strong>н угао.<br />
4) Разлика тупог и оштрог угла је туп угао.<br />
5) Разлика правог и оштрог угла је оштар угао.<br />
6) Разлика тупог и правог угла је оштар угао.<br />
2. Да ли је следећи исказ тачан?<br />
Ако је a p и b p, онда је a || b.<br />
3. Нека је p || q. Ако права n припада равни коју одређују праве p и q и нормална је<br />
на једну од ових правих, онда је нормална и на другу. Докажи.<br />
4. Нека је A – B – C. Ако је P средиште дужи AB и Q средиште дужи AC, докажи да<br />
је BC = 2PQ.<br />
5. Нека C произвољна тачка симетрале дужи AB различита од средишта S те дужи.<br />
Докажи да је полуправа CS симетрала угла ACB.<br />
Б<br />
6. Нека је S произвољна тачка симетрале конвексног угла pOq различита од тачке<br />
O. Ако су P и Q тачке на крацима Op и Oq такве да је OP ≅ OQ, докажи да је<br />
OPS ≅ OQS и да је полуправа OS симетрала угла PSQ.<br />
7. Дата је дуж AB. Полуправе Ap и Bq налазе се различитих страна дужи AB и<br />
важи BAp ≅ ABq. Ако су P и Q тачке на полуправама Ap и Bq такве да је<br />
AP ≅ BQ, докажи да је APB ≅ BQA.<br />
8. Дата је дуж PQ. Конструи<strong>са</strong>не су полуправе Pp и Qq <strong>са</strong> исте стране праве PQ<br />
такве да је QPp ≅ PQq. Ако је P' тачка полуправе Pp и Q' тачка полуправе Qq,<br />
при чему је PP' ≅ QQ', PP'Q ≅ QQ'P.<br />
A<br />
Ставови подударности троуглова<br />
и неке важне последице<br />
9. На симетрали Os угла aOb дата је тачка S. Ако су<br />
A и B тачке на крацима Oa и Ob такве да је<br />
OA ≅ OB, докажи да је и SA ≅ SB.<br />
10. Дужи AB и CD су подударне и паралелне<br />
(налазе се на паралелним правама). Ако је<br />
AD BC = {S}, докажи да је S средиште и<br />
дужи AD и дужи BC.<br />
178<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
11. Дате су две концентричне кружнице <strong>са</strong> <strong>за</strong>једничким центром O. Ако је AB<br />
пречник кружнице мањег полупречника, а PQ пречник друге кружнице на<br />
коме није дуж AB, докажи да су дужи AP и BQ подударне. Докажи <strong>за</strong>тим и<br />
једнакост AQ ≅ BP.<br />
12. У тачки T кружнице k(O, r) конструи<strong>са</strong>на је тангента и на њој су и<strong>за</strong>бране<br />
тачке P и Q такве да је PT ≅ QT и P – T – Q. Докажи да је PO ≅ QO.<br />
13. Дат је угао aOb. На краку Oa дате су тачке A 1<br />
и A 2<br />
, а на краку Ob тачке B 1<br />
и B 2<br />
такве да је OA 1<br />
≅ OB 1<br />
и OA 2<br />
≅ OB 2<br />
. Докажи да је A 2<br />
B 1<br />
≅ B 2<br />
A 1<br />
.<br />
14. Докажи да су два правоугла троугла подударна ако су катете једног троугла<br />
подударне катетама другог.<br />
15. Докажи да су подударна два правоугла троугла ако су им подударне<br />
хипотенузе и по један оштар угао.<br />
16. Нека су ∆ABC и ∆A'B'C' два троугла таква да је AB ≅ A'B', AC ≅ A'C'и CD ≅ C'D',<br />
при чему су D и D' средишта дужи AB и A'B'. Докажи да је ∆ABC ≅ ∆A'B'C'.<br />
17. Докажи да су троуглови ABC и A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
подударни ако је BAC ≅ B 1<br />
A 1<br />
C 1<br />
,<br />
ABC ≅ A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
и CD ≅ C 1<br />
D 1<br />
, при чему су D и D 1<br />
подножја висина из C и C 1<br />
.<br />
18. Да ли троуглови ABC и A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
морају бити подударни ако је AC ≅ A 1<br />
C 1<br />
,<br />
BC ≅ B 1<br />
C 1<br />
и CD ≅ C 1<br />
D 1<br />
, при чему су D и D 1<br />
подножја висина из C и C 1<br />
?<br />
19. Докажи да два подударна троугла имају подударне одговарајуће висине.<br />
20. Докажи да два подударна троугла имају подударне одговарајуће тежишне<br />
дужи.<br />
21. Дати су троуглови ABC и A'B'C' такви да је AB ≅ A'B' и AC ≅ A'C'. Докажи да је<br />
BC ≅ B'C' акко је BAC ≅ B'A'C'.<br />
22. Докажи да је ∆ABC ≅ ∆A'B'C' ако су ∆ABC и ∆A'B'C' два троугла таква да је<br />
AB ≅ A'B', CD ≅ C'D' и CE ≅ C'E', при чему су D и D' подножја висина из C и C', a<br />
CE и C'E' тежишне дужи из C и C'.<br />
23. Докажи да су троуглови ABC и A'B'C' подударни ако су подударне странице AB<br />
и A'B', висине AA 1<br />
и A'A 1<br />
' и висине BB 1<br />
и B'B 1<br />
'.<br />
Б<br />
Висина троугла је<br />
дуж чија је једна<br />
крајња тачка теме<br />
троугла, а друга је<br />
подножје нормале<br />
из тог темена на<br />
праву која <strong>са</strong>држи<br />
наспрамну страницу.<br />
Тежишна дуж троугла<br />
је дуж чија је једна<br />
крајња тачка теме<br />
тог троугла, а друга<br />
средиште наспрамне<br />
странице.<br />
24. Нека су AA' и BB' подножја висина из A и B троугла ABC. Докажи да је AC ≅ BC<br />
ако и <strong>са</strong>мо ако је AA' ≅ BB'.<br />
25. Докажи да су подударне тежишне дужи које одговарају крацима једнакокраког<br />
троугла.<br />
26. Докажи да су подударне висине које одговарају крацима једнакокраког<br />
троугла.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
179
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
A<br />
Основне особине троугла<br />
27. Ако је један угао троугла једнак збиру друга два угла, докажи да је тај троугао<br />
правоугли.<br />
28. Докажи да је разлика углова које образује симетрала угла на страници троугла,<br />
која је наспрам одговарајућег угла, једнака разлици углова на тој страници.<br />
29. Докажи да је збир ма која два спољашња угла неког троугла већи од опруженог<br />
угла.<br />
30. У унутрашњости троугла ABC дата је тачка P. Докажи да је APB > ACB.<br />
31. Нека су aOb и a'O'b' два конвексна угла таква да су нормалне праве на којима<br />
се налазе краци Oa и O'a' и нормалне су праве на којима се налазе краци Ob и<br />
O'b'. Докажи следећа тврђења.<br />
1) Ако су оба угла оштра или оба тупа, онда су ови углови подударни.<br />
2) Ако је један угао оштар, а други туп, онда су ови углови суплементни.<br />
Напомена: Тврђење овог <strong>за</strong>датка је познато као теорема о угловима <strong>са</strong><br />
нормалним крацима.<br />
32. Докажи да су два једнакокрака троугла подударна ако су им подударне<br />
основице и углови у врху.<br />
33. Ако су подударне две тежишне дужи неког троугла, докажи да је тај троугао<br />
једнакокраки.<br />
34. Ако је тежишна дуж неког троугла уједно и висина из одговарајућег темена,<br />
докажи да је тај троугао једнакокраки.<br />
35. Ако висина неког троугла припада симетрали угла из одговарајућег темена,<br />
докажи да је тај троугао једнакокраки.<br />
36. Ако је тежишна дуж троугла једнака половини одговарајуће странице, докажи<br />
да је тај троугао правоугли <strong>са</strong> правим углом из темена у коме је конструи<strong>са</strong>на<br />
тежишна дуж.<br />
Б<br />
37. Кроз теме A троугла ABC конструи<strong>са</strong>на је права p паралелна <strong>са</strong> BC. Симетрале<br />
углова ABC и ACB секу праву p у тачкама D и E. Докажи да је DE ≅ AB + AC.<br />
38. Ако је AA' тежишна дуж ∆ABC и AB < AC, који од углова AA'B и AA'C је већи?<br />
39. Ако је AA' висина ∆ABC и AB < AC, докажи да је BAA' < CAA'.<br />
40. 1) Докажи да је свака тежишна дуж троугла мања од полуобима тог троугла.<br />
2) Докажи да је збир тежишних дужи већи од полуобима троугла.<br />
41. У унутрашњости троугла ABC је дата тачка P. Докажи да је збир PA + PB + PC<br />
већи од полуобима троугла ABC.<br />
42. У унутрашњости троугла ABC дата је тачка P. Докажи да је AC + CB > AP + PB.<br />
180<br />
43. У унутрашњости троугла ABC дата је тачка P. Докажи да је збир PA + PB + PC<br />
мањи од обима троугла ABC.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
44. У унутрашњости троугла ABC дата је тачка P. Докажи неједнакости<br />
PA + PB + PC < AB + BC + CA < 2(PA + PB + PC).<br />
45. Докажи да је збир висина троугла мањи од обима тог троугла.<br />
46. Кроз тачку M основице AB једнакокраког троугла ABC конструи<strong>са</strong>на је права<br />
која сече праве на којима се налазе краци AC и BC у тачкама P и Q тако да је M<br />
средиште дужи PQ. Докажи да је AP ≅ BQ.<br />
47. Тачка S је пресек симетрала углова код темена A и B троугла ABC. Нека права p<br />
која <strong>са</strong>држи S и паралелна је <strong>са</strong> AB сече страницу AC у тачки P, а страницу BC у<br />
тачки Q. Докажи да је PQ ≅ AP + BQ.<br />
48. Ако је M произвољна тачка странице AB троугла ABC таква да је A – M – B,<br />
докажи да је CM краћа од AC или од BC.<br />
49. 1) Докажи да је симетрала правог угла правоуглог троугла истовремено и<br />
симетрала угла између висине и тежишне дужи које одговарају хипотенузи.<br />
2) Ако су α и β оштри углови правоуглог троугла, одреди угао између висине и<br />
тежишне дужи које одговарају хипотенузи.<br />
3) Ако je угао између висине и тежишне дужи које одговарају хипотенузи<br />
правоуглог троугла једнак 20°, одреди оштре углове овог троугла.<br />
50. Нека је CC' тежишна дуж ∆ABC и D тачка праве CC' таква да је C – C' – D и<br />
CC' ≅ C'D. Докажи да је BD ≅ AC, као и да је BD || AC.<br />
51. Докажи да је ∆ABC ≅ ∆A'B'C ако су ∆ABC и ∆A'B'C' два троугла таква да је<br />
AB ≅ A'B', AC ≅ A'C' и AD ≅ A'D', при чему су AD и A'D' тежишне дужи из A и A'.<br />
52. 1) Докажи да је свака тежишна дуж троугла мања од полузбира суседних<br />
страница.<br />
2) Докажи да је збир тежишних линија троугла мањи од обима троугла.<br />
53. Докажи да је теме највећег угла најближе центру упи<strong>са</strong>ног круга.<br />
54. Ако центар опи<strong>са</strong>не и центар упи<strong>са</strong>не кружнице неког троугла представљају<br />
исту тачку, докажи да је тај троугао једнакостраничан.<br />
Основне особине круга<br />
55. Кружнице k 1<br />
(O 1<br />
, r 1<br />
) и k 2<br />
(O 2<br />
, r 2<br />
) додирују се споља у тачки T. Нека су p и q праве<br />
које <strong>са</strong>држе тачку T и нека су P 1<br />
и P 2<br />
тачке (различите од T) у којима права p<br />
сече кружнице k 1<br />
и k 2<br />
, а Q 1<br />
и Q 2<br />
тачке у којима q сече ове кружнице. Докажи да<br />
је P 1<br />
Q 1<br />
|| P 2<br />
Q 2<br />
.<br />
56. Нека је T произвољна тачка кружнице k(O, r) и t тангента конструи<strong>са</strong>на на ову<br />
кружницу у тачки T. На правој t и<strong>за</strong>бране су произвољно две тачке P и Q такве<br />
да је P – T – Q, а <strong>за</strong>тим су из ових тачака конструи<strong>са</strong>не тангенте p и q на k(O, r)<br />
које су различите од t. Нека су P' и Q' тачке додира кружнице и нових тангенти.<br />
Докажи да су углови POQ и P'TQ' суплементни.<br />
57. Кружнице k 1<br />
и k 2<br />
секу се у тачкама A и B. Ако су C и D дијаметрално супротне<br />
тачке тачки A у кружницама k 1<br />
и k 2<br />
, докажи да су тачке B, C и D колинеарне.<br />
В<br />
Б<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
181
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
58. Дат је троугао ABC. Над страницом AB као<br />
над пречником конструи<strong>са</strong>на је кружница.<br />
Докажи да је угао у темену C:<br />
1) оштар, ако теме припада спољашњости<br />
конструи<strong>са</strong>не кружнице;<br />
2) туп, ако теме припада унутрашњости<br />
конструи<strong>са</strong>не кружнице.<br />
59. Докажи да се симетрала угла и симетрала наспрамне странице троугла секу на<br />
кружници опи<strong>са</strong>ној око тог троугла.<br />
В<br />
60. Нека је H ортоцентар и O центар опи<strong>са</strong>не кружнице троугла ABC. Ако је A'<br />
средиште странице BC, докажи да је OA' || AH, као и да је OA' ≅ 1 2 AH.<br />
Упутство. Уочи тачку D која је дијаметрално супротна темену C у односу на<br />
опи<strong>са</strong>ну кружницу.<br />
61. Нека је H ортоцентар и O центар опи<strong>са</strong>не кружнице троугла ABC. Ако је A'<br />
средиште странице BC, а M и N су средишта дужи AH и AA', докажи да су<br />
тачке O, M и N колинеарне и да је N средиште дужи OM.<br />
62. Докажи да средишта страница, подножја висина<br />
и средишта дужи које спајају ортоцентар <strong>са</strong><br />
теменима троугла припадају једној кружници.<br />
Упутство. Погледај слику десно. Докажи најпре<br />
да је A'B'A 2<br />
B 2<br />
правоугаоник.<br />
Круг о коме је реч у<br />
<strong>за</strong>датку 62. има доста<br />
назива: круг девет<br />
тачака, Ојлеров круг<br />
или Фoјербахов круг.<br />
63. Нека је H ортоцентар и O центар опи<strong>са</strong>не кружнице троугла. Докажи да је<br />
средиште дужи OH центар круга девет тачака датог троугла. Докажи <strong>за</strong>тим и да је<br />
полупречник круга девет тачака два пута краћи од полупречника опи<strong>са</strong>ног круга.<br />
А<br />
Основне особине паралелограма и трапе<strong>за</strong><br />
64. Докажи да је у конвексном четвороуглу збир два спољашња угла једнак збиру<br />
два унутрашња угла који су несуседни тим спољашњим угловима.<br />
65. Докажи да <strong>за</strong> сваки конвек<strong>са</strong>н четвороугао важи да је збир наспрамних<br />
страница мањи од збира дијагонала.<br />
66. Ако једна дијагонала <strong>за</strong>хвата подударне углове <strong>са</strong> наспрамним страницама<br />
конвексног четвороугла, онда је тај четвороугао паралелограм. Докажи.<br />
67. Докажи следећа тврђења.<br />
1) Дијагонале правоугаоника су подударне.<br />
2) Дијагонале ромба припадају симетралама углова.<br />
3) Дијагонале ромба су у<strong>за</strong>јамно нормалне.<br />
182<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
68. Ако дијагонале неког трапе<strong>за</strong> полове углове на већој основици, докажи да је тај<br />
трапез једнакокраки и да су краци подударни мањој основици.<br />
69. 1) Ако је мања основица трапе<strong>за</strong> подударна збиру кракова, докажи да се<br />
симетрале углова на већој основици секу на мањој основици.<br />
2) Ако је већа основица трапе<strong>за</strong> подударна збиру кракова, докажи да се<br />
симетрале углова на мањој основици секу на већој основици.<br />
В<br />
70. Висине оштроуглог троугла припадају симетралама углова троугла чија су<br />
темена подножја тих висина. Докажи.<br />
71. Докажи следећа тврђења.<br />
1) Ако су дијагонале паралелограма подударне, онда је тај паралелограм<br />
правоугаоник.<br />
2) Ако су дијагонале паралелограма у<strong>за</strong>јамно нормалне, онда је тај<br />
паралелограм ромб.<br />
72. Докажи да симетрале спољашњих углова паралелограма образују правоугаоник.<br />
73. Ако два трапе<strong>за</strong> имају подударне основице и дијагонале, докажи да су и<br />
одговарајући краци подударни.<br />
Вектори<br />
74. Дати су вектори x и y . Конструиши векторе:<br />
1) a = x + 2y ; 2) b = 2x – 1 y ; 3) c = –2x – y .<br />
2<br />
A<br />
75. Дати су вектори x , y и z . Конструиши векторе:<br />
1) 2x – y – z ; 2) (x + 2y – z ) – ( x + y – z ).<br />
76. Дат је квадрат ABCD. Ако је a = AB и d = AC , изрази векторе BC, CD , DA и BD<br />
преко вектора a и d .<br />
77. Дат је паралелограм ABCD и произвољна тачка S. Нека је O пресек дијагонала<br />
паралелограма. Изрази векторе AB , BC, CD , DA , AC , AO , SD и SO помоћу<br />
вектора a = SA , b = SB и c = SC .<br />
78. Ако је T тежиште троугла ABC, израчунај TA + TB + TC .<br />
79. Ако је O произвољна тачка, а T тежиште троугла ABC, докажи да је<br />
OT = 1 (OA + OB + OC).<br />
3<br />
80. Нека је ABC произвољан троугао, O центар опи<strong>са</strong>не кружнице и H ортоцентар.<br />
Докажи једнакости:<br />
1) OA + OB + OC = OH ; 2) AH + BH + CH = 2(OA + OB + OC).<br />
81. Докажи да су центар опи<strong>са</strong>не кружнице O, тежиште T и ортоцентар H троугла<br />
ABC колинеарне тачке и да је |HT| = 2|TO|.<br />
В<br />
82. Докажимо да средишта страница било ког конвексног четвороугла образују<br />
паралелограм.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
183
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Б<br />
В<br />
А<br />
Геометријске конструкције<br />
83. Конструиши једнакостраничан троугао тако да његова висина буде подударна<br />
датој дужи h.<br />
84. Конструиши једнакокраки троугао ABC тако да је угао при врху C једнак 30°, а<br />
висина која одговара основици AB подударна је датој дужи h.<br />
85. Конструиши правоугли троугао ABC <strong>са</strong> правим углом у темену C ако је дата<br />
његова катета a и висина h c<br />
која одговара хипотенузи.<br />
86. Дату дуж AB подели на три подударна дела.<br />
Упутство. Конструиши произвољан троугао APQ тако да је B средиште дужи<br />
PQ, то јест тако да је AB тежишна дуж тог троугла.<br />
87. Конструиши троугао ABC ако је дато:<br />
1) a, β, b + c; 2) α, β, b + c; 3) α, β, a + b; 4) a, β, c – b; 5) α, β, c – b.<br />
88. Конструиши троугао ABC ако је дато:<br />
1) c, h a<br />
, h b<br />
; 2) c, t a<br />
, t b<br />
; 3) α, h b<br />
, h c<br />
; 4) a, t b<br />
, h c<br />
; 5) α, t a<br />
, h c<br />
; 6) h a<br />
, t a<br />
, t b<br />
; 7) h c<br />
, t c<br />
, R.<br />
89. Конструиши квадрат тако да:<br />
1) збир странице и дијагонале буде подударан датој дужи m;<br />
2) разлика дијагонале и странице буде подударна датој дужи m.<br />
90. Конструиши паралелограм ABCD ако je дато a, h a<br />
и φ, при чему је AB ≅ a, h a<br />
је<br />
висина која одговара страници AB и φ је угао AOB, где је O пресек дијагонала.<br />
91. Конструиши трапез ABCD тако да је AB || CD и AB > CD, тако да његове<br />
дијагонале буду подударне датим дужима d 1<br />
и d 2<br />
, висина буде подударна датој<br />
дужи h и разлика основица AB – CD буде подударна датој дужи m.<br />
92. Конструиши конвек<strong>са</strong>н четвороугао ABCD ако су дате његове дијагонале AC и<br />
BD, странице AB и BC и угао ADC.<br />
93. Конструиши тетивни четвороугао ABCD ако су дате његове дијагонале AC и<br />
BD и странице AB и BC.<br />
94. Конструиши тангентни четвороугао ако су дате његове странице AB и BC, угао<br />
ABC и полупречник упи<strong>са</strong>не кружнице r.<br />
Изометријске трансформације<br />
95. Конструиши квадрат ABCD ако је дато теме A и права p којој припадају темена<br />
B и D.<br />
96. Дата је права t, тачка T на правој t и тачка A ван ове праве. Конструиши<br />
кружницу која <strong>са</strong>држи тачку A и додирује праву t у тачки T.<br />
97. Дат је конвек<strong>са</strong>н угао aOb и на краку Oa тачка P. Конструиши кружницу која<br />
<strong>са</strong>држи тачку P и додирује краке датог угла.<br />
98. Дате су кружнице k 1<br />
и k 2<br />
и права p. Конструиши тачке A 1<br />
и A 2<br />
тако да A 1<br />
k 1<br />
и<br />
A 2<br />
k 2<br />
и да A 1<br />
и A 2<br />
буду симетричне у односу на праву p.<br />
184<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Подударност<br />
99. Дате су права s и две кружнице k 1<br />
и k 2<br />
. Конструиши квадрат коме су темена A и<br />
C на правој s, а темена B и D на кружницама k 1<br />
и k 2<br />
.<br />
Упутство. Примети да је права s о<strong>са</strong> симетрије квадрата који треба<br />
конструи<strong>са</strong>ти.<br />
100. На страници AB троугла ABC дата је тачка P. Конструиши тачке Q и R на<br />
страницама BC и CA тако да троугао PQR буде најмањег обима.<br />
Упутство. Погледај пример 2. на страни 172.<br />
101. На страницама троугла ABC одреди тачке P, Q и R тако да троугао PQR буде<br />
минималног обима.<br />
102. Дате су две кружнице k 1<br />
и k 2<br />
које се секу. Кроз једну од <strong>за</strong>једничких тачака<br />
конструиши праву p која на датим кружницама одсеца подударне тетиве.<br />
103. Дате су праве a и b и тачка S која им не припада. Конструиши тачку A на<br />
правој a и тачку B на правој b такo да S буде средиште дужи AB.<br />
Б<br />
104. Дат је угао aCb и у његовој унутрашњости тачка S. Конструиши тачку A на<br />
краку Ca и тачку B на краку Cb тако да је CS тежишна дуж троугла ABC.<br />
105. Дате су неколинеарне тачке O, M и N. Конструиши квадрат ABCD такав да O<br />
буде центар овог квадрата, а да тачке M и N припадају правама које одређују<br />
наспрамне странице AB и CD.<br />
106. Конструиши квадрат ABCD чији је центар дата тачка O, a темена A и B<br />
припадају двема датим правама a и b.<br />
107. Датe су две кружнице k 1<br />
и k 2<br />
и тачка B. Конструиши квадрат ABCD такав да<br />
A k 1<br />
и C k 2<br />
.<br />
108. Дата је дуж AB, права p и кружница k. Конструиши тачку C на правој p и<br />
тачку D на кружници k тако да ABCD буде паралелограм.<br />
109. Дате су две кружнице k 1<br />
(O 1<br />
, r 1<br />
) и k 2<br />
(O 2<br />
, r 2<br />
) и права p. Конструиши праву q<br />
паралелну <strong>са</strong> p тако да је q k 1<br />
(O 1<br />
, r 1<br />
) = {A,B}, q k 2<br />
(O 2<br />
, r 2<br />
) = {C,D} и AB ≅ CD.<br />
110. Дате су две паралелне праве a и b и тачке A, B и C такве да A a, B b и<br />
A – C – B. Конструиши праву c тако да C c, c a = {X}, c b = {Y} и<br />
AX + BY ≅ d, где је d дата дуж.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
185
6<br />
2<br />
1 57648 9<br />
186<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
РАЦИОНАЛНИ АЛГЕБАРСКИ ИЗРАЗИ<br />
Појам изра<strong>за</strong>. Дрво изра<strong>за</strong> (188)<br />
А Појам изра<strong>за</strong>; приказ структуре изра<strong>за</strong> дрветом; израчунавање<br />
вредности изра<strong>за</strong> <strong>за</strong> <strong>за</strong>дате вредности променљивих (188)<br />
Цели алгебарски изрази (190)<br />
А Мономи; сређени облик монома; степен монома; <strong>са</strong>бирање сличних<br />
монома; цели алгебарски изрази и основне операције <strong>са</strong> њима; квадрат<br />
бинома и разлика квадрата; растављање на чиниоце; растављање<br />
квадратних бинома и тринома (190)<br />
Б Куб бинома; разлика и збир кубова (196)<br />
Полиноми <strong>са</strong> једном променљивом (197)<br />
А Појам полинома <strong>са</strong> једном променљивом; корен полинома; (197)<br />
Б Дељење полинома (200)<br />
В Безуова теорема (201)<br />
НЗД и НЗС полинома (202)<br />
А Одређивање НЗД-а и НЗС-а полинома растављањем на чиниоце (202)<br />
Рационални алгебарски изрази (204)<br />
А Област дефини<strong>са</strong>ности рационалног алгебарског изра<strong>за</strong>; условна<br />
еквивалентност; трансформације рационалних алгебарских изра<strong>за</strong> (204)<br />
Неке основне неједнакости (207)<br />
А Докази неких елементарних неједнакости (207)<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
А<br />
Појам изра<strong>за</strong>. Дрво изра<strong>за</strong><br />
Пример 1.<br />
Трговац од произвођача купује робу да би је продавао у својој продавници.<br />
Трговац рачуна добит тако што од продајне вредности робе одузме суму новца<br />
коју је уложио. Потребно улагање представља збир набавне вредности робе и<br />
трошкова транспорта.<br />
Поступак израчунавања добити прика<strong>за</strong>н је на слици лево. Овакав приказ назива<br />
се дрво, због визуелне сличности <strong>са</strong> дрветом. <br />
1. Задатак<br />
Трговац је од једног произвођача купио одређену количину<br />
неког производа и <strong>за</strong> њу платио 4 230 динара. Трошкови<br />
транспорта су износили 560 динара. Укупна вредност<br />
ове робе у његовој продавници износила је 5 700 динара.<br />
Колику добит од продаје овог производа очекује трговац?<br />
p<br />
n<br />
D<br />
Велику применљивост<br />
математике омогућава<br />
то што се она бави<br />
решавањем веома<br />
општих проблема који<br />
обухватају велики број<br />
специјалних случајева.<br />
Израз је један<br />
апстрактан<br />
математички<br />
појам. Сваки израз<br />
описује читаву класу<br />
израчунавања која се<br />
обављају по истим<br />
принципима.<br />
t<br />
Пример 2.<br />
Израчунавање, из претходног примера, које трговац спроводи након сваке<br />
набавке јесте израчунавање вредности изра<strong>за</strong><br />
D = p – (n + t)<br />
где је p – продајна вредност, n – набавна вредност, t – трошкови и D – добит.<br />
Претходни <strong>за</strong>датак се своди на израчунавање вредности изра<strong>за</strong> D уколико су<br />
додељене вредности променљивим које учествују у његовом грађењу: p = 5 700,<br />
n = 4 230, t = 560.<br />
Исто дрво израчунавања, па тиме и одговарајући израз, примењују се у великом<br />
броју наизглед <strong>са</strong>свим другачијих околности.<br />
• Ученик мора <strong>за</strong> три дана да прочита књигу која има p страница. Ако је првог<br />
дана прочитао n страница, а другог t страница, колико страница је остало да<br />
прочита трећег дана?<br />
• Неко је понео p динара у продавницу и купио два производа. Један је платио n<br />
динара, а други t динара. Колико новца му је остало?<br />
• Обим троугла је p cm. Једна страница тог троугла дугачка је n cm, а друга t cm.<br />
Колико је дугачка трећа страница? <br />
Изразе градимо од:<br />
• променљивих (слова): a, b, c, ... x, y, z, ..., a 1<br />
, b 1<br />
, ..., и<br />
• константи (конкретних бројева): 1, 0, 1 2 , – 3,4, –1 2 3 итд.,<br />
повезујући их на уобичајени начин знацима <strong>за</strong> операције: + , – , ∙ , : итд.<br />
Наравно, користимо и <strong>за</strong>граде ако је потребно.<br />
188<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Рационални алгебарски изрази<br />
Сваки израз можемо представити одговарајућим дрветом. Како се формира<br />
дрво неког изра<strong>за</strong> илустровали смо у претходним примерима. Из практичних<br />
разлога поједностављујемо цртање: поља ћемо представљати тачкама, а везе међу<br />
пољима линијама, при чему ћемо поред полазних тачака уписивати променљиве и<br />
константе, а поред сваког места где се секу две линије знак операције. Уобичајено<br />
је да се тачке којима одговарају променљиве и константе цртају тако да буду<br />
колинеарне (да припадају једној правој).<br />
Пример 3.<br />
Дрво изра<strong>за</strong> на сликовит начин приказује његову структуру и сложеност.<br />
Проучите нареднe примере у којима је прика<strong>за</strong>но израчунавање вредности изра<strong>за</strong><br />
(x + 6,2) ∙ y + (5 – z) <strong>за</strong> x = 2, y = 0,1, z = 4,3 и <strong>за</strong> x = 7,3, y = 12,1, z = 3,4.<br />
2. Задатак<br />
Нацртај дрво изра<strong>за</strong> 0,1(ab + 2,2x)(y – z) па <strong>за</strong>тим израчунај његову бројевну<br />
вредност ако је a = 0,1, b = 1, x = 5, y = 12,3, z = 1,7.<br />
<br />
Изразе ћемо означавати великим словима латинице:<br />
A, B, C, ..., X, Y, Z, ..., A 1<br />
...<br />
Када желимо да нагласимо које све променљиве учествују у грађењу неког изра<strong>за</strong>,<br />
наводићемо их у <strong>за</strong>градама поред ознаке изра<strong>за</strong>. Тако, на пример, ако је A израз<br />
(x + 6,2) ∙ y + 5 – z, пи<strong>са</strong>ћемо A(x,y,z). Овакво означавање је погодно и у случајевима<br />
када желимо да истакнемо вредност изра<strong>за</strong> A <strong>за</strong> неке конкретне вредности<br />
променљивих. Ако је x = 2, y = –1, z = 14, одговарајућу вредност изра<strong>за</strong> означићемо<br />
A(2, –1, 14). Дакле, A(2, –1, 14) = (2 + 6,2) ∙ (–1) + 5 – 14 = –17,2.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
189
А<br />
Цели алгебарски изрази<br />
Врсте изра<strong>за</strong> разликујемо на основу операција које учествују у њиховом грађењу.<br />
Подсећамо на двојаку<br />
употребу знака „–”<br />
који означава и<br />
операцију супротан<br />
број и одузимање.<br />
Израз изграђен од<br />
• променљивих (слова): a, b, c, ..., x, y, z, ..., a 1<br />
, b 1<br />
...<br />
• константи (конкретних бројева): 1, 0, 1 2 , –3,4, –1 2 3 , ...<br />
у којем су дозвољене операције:<br />
– <strong>са</strong>мо множења „∙”<br />
називамо<br />
моном;<br />
– <strong>са</strong>мо множења „∙”,<br />
<strong>са</strong>бирања „ + ” и<br />
одузимања „ – ”<br />
називамо<br />
цео алгебарски израз;<br />
У овом одељку ћемо се бавити <strong>са</strong>мо целим алгебарским изразима.<br />
– множења „∙”,<br />
<strong>са</strong>бирања „ + ”,<br />
одузимања „ – ” и<br />
дељења „:”<br />
називамо<br />
рационалан<br />
алгебарски израз.<br />
Рад <strong>са</strong> овим изразима је у потпуности базиран на основним особинама операција<br />
које се у њему појављују. У наредној табели су дате неке основне особине<br />
операција које учествују у грађењу целих алгебарских изра<strong>за</strong>, као и проширене<br />
варијанте ових <strong>за</strong>конитости.<br />
За произвољне бројеве x, y, z<br />
важи:<br />
За произвољне изразе X, Y, Z<br />
важи:<br />
Комутативност <strong>са</strong>бирања x + y = y + x X + Y = Y + X<br />
Асоцијативност <strong>са</strong>бирања (x + y) + z = x + (y + z) (X + Y) + Z = X + (Y + Z)<br />
0 је неутрал <strong>за</strong> <strong>са</strong>бирање x + 0 = x X + 0 = X<br />
Инверз у односу на <strong>са</strong>бирање x + (–x) = 0 X + (–X) = 0<br />
Комутативност множења x ∙ y = y ∙ x X ∙ Y = Y ∙ X<br />
Асоцијативност множења (x ∙ y) ∙ z = x ∙ (y ∙ z) (X ∙ Y) ∙ Z = X ∙ (Y ∙ Z)<br />
1 је неутрал <strong>за</strong> множење x ∙ 1 = x X ∙ 1 = X<br />
Дистрибутивност множења<br />
према <strong>са</strong>бирању<br />
Везе између операције<br />
„супротан број” и осталих<br />
операција<br />
x ∙ (y + z) = x ∙ y + x ∙ z<br />
–(–x) = x<br />
–(x + y) = (–x) + (–y)<br />
x + (–y) = x – y<br />
(–x) ∙ (–y) = x ∙ y<br />
(–x) ∙ y = x ∙ (–y) = –(x ∙ y)<br />
X ∙ (Y + Z) = X ∙ Y + X ∙ Z<br />
–(–X) = X<br />
–(X + Y) = (–X) + (–Y)<br />
X + (–Y) = X – Y<br />
(–X) ∙ (–Y) = X ∙ Y<br />
(–X) ∙ Y = X ∙ (–Y) = –(X ∙ Y)<br />
дефиниција<br />
Знак „ = ” који повезује изразе у трећој колони претходне<br />
табеле означава еквивалентност изра<strong>за</strong>.<br />
Два изра<strong>за</strong> су еквивалентна ако су њихове вредности једнаке <strong>за</strong> сваки избор<br />
вредности променљивих које се у њима појављују.<br />
190<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Рационални алгебарски изрази<br />
Пример 1.<br />
На основу дистрибутивности <strong>са</strong>бирања према множењу имамо да је<br />
2(xy + z) = 2xy + 2z.<br />
Очигледно, изрази 2(xy + z) и 2xy + 2z нису идентични, али пишемо да су једнаки<br />
јер су једнаке њихове вредности <strong>за</strong> било који избор вредности променљивих: x, y,<br />
z. Другим речима, изрази 2(xy + z) и 2xy + 2z су еквивалентни. <br />
При раду <strong>са</strong> мономима користимо особине операције множења „ ∙ ” и операције<br />
супротан број „ – ”. Осим тога, користимо степене и основне особине у вези <strong>са</strong><br />
њима да бисмо поједноставили <strong>за</strong>писивање монома.<br />
Пример 2.<br />
Примењујући комутативност и асоцијативност множења, добијамо да је<br />
5xy(–xy)x = –5x 3 y 2 . <br />
Кажемо да је моном у сређеном облику ако представља производ константе<br />
и степена чије су основе међусобно различите променљиве. Константа која се<br />
појављује у сређеном облику монома назива се коефицијент тог монома.<br />
–xy = (–1)xy<br />
Сваки моном се применом <strong>за</strong>кона комутативности и асоцијативности<br />
<strong>за</strong> множење може трансформи<strong>са</strong>ти у еквивалентан моном који је<br />
у сређеном облику.<br />
На основу претходне теореме, пажњу можемо усмерити <strong>са</strong>мо на мономе у<br />
сређеном облику.<br />
Два монома у сређеном облику су слична ако им се разликују <strong>са</strong>мо<br />
коефицијенти (а имају исте степене променљивих).<br />
Степен монома је збир изложилаца свих степена променљивих који се<br />
појављују у том моному. Дакле, константе су мономи степена нула.<br />
Приметите да је степен<br />
монома који има бар<br />
једну променљиву<br />
природан број.<br />
Пример 3.<br />
Мономи 2xy 2 и –xy 2 су слични и њихов степен је 3.<br />
Мономи 3xy и 3x 2 нису слични, али су истог степена 2.<br />
Мономи –3x 2 yz 3 и –3xyz 3 нису слични, нити су истог степена. Степен монома<br />
–3x 2 yz 3 је 6, а степен монома –3xyz 3 је 5. <br />
Слични мономи су<br />
истог степена.<br />
Пример 4.<br />
(–2ab 2 ) ∙ (3a 3 b) = –6a 4 b 3<br />
1<br />
2 uv ∙ (–u2 ) = – 1 2 u3 v<br />
(–a 2 x) ∙ (5bx) ∙ (3abx) = –15a 3 b 2 x 3 . <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
191
7<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Збир два неслична<br />
монома се назива<br />
бином.<br />
Збир три монома<br />
који нису међусобно<br />
слични назива се<br />
трином.<br />
Пример 5.<br />
Сличне мономе <strong>са</strong>бирамо користећи <strong>за</strong>кон дистрибутивности. Јасно, збир два<br />
слична монома је или 0 или моном који је сличан <strong>са</strong>бирцима.<br />
2xy 2 + 3xy 2 = (2 + 3)xy 2 = 5xy 2<br />
2xy 2 + (–2)xy 2 = 0<br />
2,3xyz 2 – 3,2xyz 2 = (2,3 – 3,2)xyz 2 = –0,9xyz 2 . <br />
Збирови и разлике монома су цели алгебарски изрази. Подсећамо да се разлика<br />
монома може свести на збир: A – B = A + (–B).<br />
Сређени облик целог алгебарског изра<strong>за</strong> који је збир монома добијамо тако што<br />
најпре <strong>са</strong>беремо сличне мономе, а <strong>за</strong>тим добијене мономе (међу којима нема<br />
сличних) поређамо тако да њихови степени не расту гледано слева надесно.<br />
Наравно, несличне мономе истог степена наводимо један поред другог у<br />
произвољном редоследу. Пример сређеног изра<strong>за</strong> је 2x 4 – xy 3 + xy 2 + y 3 – x + 1.<br />
(4x + 3)(2x + 1) = 4x ∙ 2x + 4x ∙ 1 + 3 ∙ 2x + 3 ∙ 1<br />
= 8x 2 + 4x + 6x + 3<br />
= 8x 2 + 10x + 3<br />
192<br />
Пример 6.<br />
Израз 2 + 3x 2 + 2x + 2x 3 + 4x + 3x 3 + 3x + 2x 2 сређујемо у два корака:<br />
• најпре <strong>са</strong>беремо све међусобно сличне мономе,<br />
2 + 3x 2 + 2x + 2x 3 + 4x + 3x 3 + 3x + 2x 2<br />
= 2 + 5x 2 + 9x + 5x 3 ,<br />
• а <strong>за</strong>тим их „поређамо” по опадајућим степенима.<br />
5x 3 + 5x 2 + 9x + 2 <br />
Сабирање целих алгебарских изра<strong>за</strong> се своди на сређивање.<br />
Цели алгебарски изрази се множе применом <strong>за</strong>кона<br />
дистрибутивности (по принципу „сваки <strong>са</strong> сваким”, како<br />
се то колоквијално каже, при чему се мисли да изразе који<br />
су збирови монома множимо тако што сваки моном једног<br />
изра<strong>за</strong> множимо <strong>са</strong> сваким мономом другог изра<strong>за</strong> и добијене<br />
производе <strong>са</strong>бирамо).<br />
(4x + 3)(2x + 1) = 4x ∙ 1 + 3 ∙ 1 + 4x ∙ 2x + 3 ∙ 2x<br />
= 4x + 3 + 8x 2 + 6x Пример 7.<br />
= 8x 2 + 10x + 3<br />
Истичемо примену <strong>за</strong>кона дистрибутивности.<br />
A B C A B A C<br />
(4x + 3) ∙ (2x + 1) = (4x + 3) ∙ 2x + (4x + 3) ∙ 1<br />
A 1<br />
A 2<br />
B A 1<br />
A 2<br />
C<br />
= (4x + 3) ∙ 2x + (4x + 3) ∙ 1<br />
A ∙ (B + C) = A ∙ B + A ∙ C<br />
(A 1<br />
+ A 2<br />
) ∙ B = A 1<br />
∙ B + A 2<br />
∙ B<br />
A 1<br />
B A 2<br />
B A 1<br />
C A 2<br />
C<br />
(A 1<br />
+ A 2<br />
) ∙ C = A 1<br />
∙ C + A 2<br />
∙ C<br />
= 4x ∙ 2x + 3 ∙ 2x + 4x ∙ 1 + 3 ∙ 1<br />
= 8x 2 + 6x + 4x + 3<br />
= 8x 2 + 10x + 3<br />
Приметите да је израчунавање производа (4x + 3) ∙ (2x + 1) илустровано и на врху<br />
стране (с тим што је различит редослед којим су множени мономи). <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Рационални алгебарски изрази<br />
Сваки цео алгебарски израз се може прика<strong>за</strong>ти као збир<br />
међусобно несличних монома.<br />
Пример 8.<br />
За све изразе A, B и C важи:<br />
A ∙ (B – C) = A ∙ (B + (–C)) = A ∙ B + A ∙ (–C) = A ∙ B – A ∙ C,<br />
као и<br />
(A – B) ∙ C = A ∙ C – B ∙ C.<br />
Ове две <strong>за</strong>конитости често користимо приликом множења изра<strong>за</strong>:<br />
(u – v)(2v + 3u) = u(2v + 3u) – v(2v + 3u)<br />
= 2uv + 3uu – 2vv – 3vu<br />
= 3u 2 – 2v 2 + (2uv – 3uv)<br />
= 3u 2 – 2v 2 – uv.<br />
(4x – 3)(x 2 + x – 2) = 4x ∙ x 2 + 4x ∙ x – 4x ∙ 2 – 3 ∙ x 2 – 3 ∙ x + 3 ∙ 2<br />
= 4x 3 + 4x 2 – 8x – 3x 2 – 3x + 6<br />
= 4x 3 + x 2 – 11x + 6<br />
(x 2 + x + 1) ∙ (x 2 – x – 1) = x 4 – x 3 – x 2 + x 3 – x 2 – x + x 2 – x – 1<br />
= x 4 – x 2 – 2x – 1 <br />
За било које изразе A и B важe једнакости:<br />
(A + B) 2 = A 2 + 2AB + B 2 [формула <strong>за</strong> квадрат бинома],<br />
(A – B)(A + B) = A 2 – B 2 [формула <strong>за</strong> разлику квадрата].<br />
Приликом множења<br />
изра<strong>за</strong> није<br />
препоручљиво<br />
групи<strong>са</strong>ње монома без<br />
неког реда.<br />
I II III<br />
(x 2 + 4x)(x 2 – x + 2)<br />
IV V VI<br />
III<br />
II<br />
(x 2 + 4x)(x 2 – x + 2)<br />
IV V VI<br />
Квадрат бинома<br />
и<br />
разлика квадрата<br />
I<br />
Доказ. Обе једнакости су једноставне последице <strong>за</strong>кона дистрибутивности:<br />
(A + B) 2 = (A + B) ∙ (A + B)<br />
= A 2 + AB + BA + B 2<br />
= A 2 + 2AB + B 2<br />
(A – B)(A + B) = A 2 + AB – BA – B 2<br />
= A 2 – B 2 ■<br />
1. Задатак<br />
Докажи да <strong>за</strong> било које изразе A и B важи једнакост (A – B) 2 = A 2 – 2AB + B 2 .<br />
Пример 9.<br />
Формуле <strong>за</strong> квадрат бинома и разлику квадрата користе се ради бржег сређивања<br />
изра<strong>за</strong>, али и рачунања.<br />
(–2x + 4yz) 2 = (–2x) 2 + 2(–2x)(4yz) + (4yz) 2 = 4x 2 – 16xyz + 16y 2 z 2<br />
99 2 = (100 – 1) 2 = 10 000 – 2 ∙ 100 + 1 = 9 801<br />
(2x – 3y)(2x + 3y) = (2x) 2 – (3y) 2 = 4x 2 – 9y 2<br />
96 ∙ 104 = (100 – 4)(100 + 4) = 10 000 – 16 = 9 984 <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
193
7<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Растављање на<br />
чиниоце<br />
„Ослобађање од<br />
<strong>за</strong>граде” и „извлачење<br />
<strong>за</strong>једничког чиниоца”<br />
јесу колоквијални<br />
изрази <strong>за</strong> примену<br />
дистрибутивности<br />
„слева надесно” и<br />
„здесна налево”.<br />
„сређивање”<br />
A ∙ (B + C) = A ∙ B + A ∙ C<br />
„растављање”<br />
дефиниција<br />
Растављање на чиниоце донекле представља обрнут поступак од поступка<br />
сређивања изра<strong>за</strong>. Сређивањем целог алгебарског изра<strong>за</strong> настојимо да<br />
израз прикажемо као збир несличних монома, док растављањем на чиниоце<br />
покушавамо да израз прикажемо као производ што једноставнијих изра<strong>за</strong>.<br />
Пример 10.<br />
Како при сређивању изра<strong>за</strong> тако и при растављању изра<strong>за</strong> на чиниоце,<br />
дистрибутивни <strong>за</strong>кон има централну улогу. Растављање изра<strong>за</strong> на чиниоце често<br />
<strong>за</strong>хтева домишљатост која се углавном стиче вежбом.<br />
uv 2 – 2uv = uv(v – 2)<br />
a 3 b – ab 3 = ab(a 2 – b 2 ) = ab(a – b)(a + b)<br />
x 3 – x 2 – 4x + 4 = x 2 (x – 1) – 4(x – 1) = (x 2 – 4)(x – 1) = (x – 2)(x + 2)(x – 1)<br />
a 2 b 2 – 6ab 2 c + 9b 2 c 2 = b 2 (a 2 – 6ac + 9c 2 ) = b 2 (a – 3c) 2 <br />
Степен целог алгебарског изра<strong>за</strong> у сређеном облику једнак је највећем степену<br />
монома који се у том изразу појављује као <strong>са</strong>бирак.<br />
Пример 11.<br />
Цео алгебарски израз<br />
x 2 y + x 2 – y + 1 је степена 3, док је израз<br />
x 4 y 2 – y 6 + x 3 y 2 – x 2 y 2 + x + 128 степена 6.<br />
дефиниција<br />
Раставити на чиниоце цео алгебарски израз значи прика<strong>за</strong>ти га као производ<br />
изра<strong>за</strong> што је могуће мањег степена, при чему су степени тих чинилаца мањи<br />
од степена полазног изра<strong>за</strong>, а већи од нуле (тј. чиниоци нису константе).<br />
Није тешко <strong>за</strong>кључити да је степен изра<strong>за</strong> растављеног на чиниоце једнак збиру<br />
степена чинилаца.<br />
Пример 12.<br />
x 2 + 1<br />
Изнад сваког изра<strong>за</strong> наведени су њихови степени.<br />
3 1 1 1<br />
uv 2 – 2uv = u v (v – 2)<br />
4 1 1 1 1<br />
a 3 b – ab 3 = ab(a 2 – b 2 ) = a b (a – b) (a + b)<br />
Пример 13.<br />
Можемо ли да раставимо израз x 2 + 1 на чиниоце? За сваки реалан број x тачна<br />
је неједнакост x 2 ≥ 0, па специјално, не постоји реалан број такав да је x 2 = –1,<br />
односно, да је x 2 + 1 = 0. Одавде следи да се израз x 2 + 1 не може раставити на<br />
чиниоце степена 1. <br />
<br />
194<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Рационални алгебарски изрази<br />
Пример 14.<br />
Квадратни биноми чија је једина променљива x јесу изрази облика αx 2 + βx или<br />
αx 2 + γ, при чему су α, β и γ неке реалне константе различите од нуле.<br />
Приметимо да се израз αx 2 + βx може раставити на чиниоце <strong>за</strong> било које реалне<br />
бројеве α и β: αx 2 + βx = x(αx + β).<br />
Израз αx 2 + γ се може раставити на чиниоце једино ако су α и γ бројеви различитог<br />
знака и у том случају користимо формулу <strong>за</strong> разлику квадрата.<br />
x 2 – 9 = (x – 3)(x + 3) x 2 – 3 = (x – √3)(x + √3)<br />
4x 2 – 1 = (2x – 1)(2x + 1) 2x 2 – 1 = (√2x – 1)(√2x + 1)<br />
–18x 2 + 2 = –2(9x 2 – 1) = –2(3x – 1)(3x + 1)<br />
Ако су α и γ бројеви истог знака, онда се αx 2 + γ не може раставити на чиниоце. <br />
Пример 15.<br />
Размотримо могућност растављања квадратних тринома чија је једина<br />
променљива x. Општи облик оваквих изра<strong>за</strong> је αx 2 + βx + γ, при чему су α, β и γ<br />
неке реалне константе различите од нуле.<br />
Овакви квадратни триноми се растављају применом формула <strong>за</strong> квадрат бинома<br />
и разлику квадрата (наравно, под условом да је растављање могуће). Уместо да<br />
разматрамо општу ситуацију, растављање ћемо илустровати примерима.<br />
x 2 + 4x + 3 = x 2 + 4x + 4 – 4 + 3 = (x + 2) 2 – 1 = ((x + 2) – 1)((x + 2) + 1) = (x + 1)(x + 3)<br />
–x 2 + 4x – 3 = –(x 2 – 4x + 3) = –(x 2 – 4x + 4 – 4 + 3)<br />
= –((x – 2) 2 – 1) = –((x – 2) – 1)((x – 2) + 1) = –(x – 3)(x – 1)<br />
x 2 + 5x + 6 = x 2 + 2 ∙ 5 2 x + 5 2<br />
= x + 5 2 – 1 2<br />
2<br />
–<br />
5<br />
2<br />
x + 5 2 + 1 2<br />
4x 2 – 6x + 1,25 = (2x) 2 – 2 ∙ 2x ∙ 3 2 + 3 2<br />
= 2x – 3 2<br />
2<br />
+ 6 = x + 5 2<br />
2<br />
– 1 4<br />
= (x + 2)(x + 3)<br />
2<br />
–<br />
2<br />
3 5 +<br />
2 4<br />
2<br />
– 1 = 2x – 3 2 – 1 2x – 3 + 1 = (2x – 2,5)(2x – 0,5)<br />
2<br />
Илустровани метод нам помаже и да откријемо да се неки квадратни трином<br />
не може раставити на чиниоце. На пример, x 2 – 2x + 2 и x 2 – x + 1 јесу квадратни<br />
триноми који се не могу раставити на чиниоце.<br />
x 2 – 2x + 2 = x 2 – 2x + 1 – 1 + 2 = (x – 2) 2 + 1<br />
x 2 – x + 1 = x 2 – 2 ∙ 1 2 x + 1 4 – 1 4 + 1 = x – 1 2<br />
+ 3<br />
2 4 <br />
Растављање<br />
квадратних бинома<br />
αx 2 + βx и αx 2 + γ<br />
Бином другог степена<br />
назива се квадратни<br />
бином. Трином другог<br />
степена назива се<br />
квадратни трином.<br />
Растављање<br />
квадратног тринома<br />
αx 2 + βx + γ<br />
Приликом<br />
растављања<br />
квадратног тринома<br />
αx 2 + βx + γ, α > 0 на<br />
чиниоце, најважније<br />
је правилно допунити<br />
израз αx 2 + βx до<br />
потпуног квадрата, тј.<br />
пронаћи број δ (који<br />
увек постоји) такав да<br />
је αx 2 + βx + δ квадрат<br />
неког бинома α 1<br />
x + β 1<br />
.<br />
Тада је<br />
αx 2 + βx + γ<br />
= αx 2 + βx + δ – δ + γ<br />
= (α 1<br />
x + β 1<br />
) 2 – δ + γ.<br />
Слично као у претходним примерима, доказује се да изразе<br />
x 2 + 4, x 2 + 5, x 2 + y 2 , a 2 + 2b 2 ...<br />
x 2 + 4x + 5, x 2 + x + 1, x 2 – xy + y 2 , x 2 + xy + y 2 ...<br />
није могуће раставити на чиниоце степена 1.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
195
Б<br />
У општем случају није могуће потпуно прецизно опи<strong>са</strong>ти све методе растављања<br />
на чиниоце. Које ћемо формуле примењивати <strong>за</strong>виси од случаја до случаја, па<br />
је стечено искуство при растављању изра<strong>за</strong> на чиниоце главни ослонац при<br />
решавању оваквих <strong><strong>за</strong>датака</strong>.<br />
Наводимо још неке формуле које могу бити корисне приликом растављања на<br />
чиниоце.<br />
теорема<br />
За било које изразе A и B важe једнакости:<br />
• (A + B) 3 = A 3 + 3A 2 B + 3AB 2 + B 3 [формула <strong>за</strong> куб бинома],<br />
• A 3 – B 3 = (A – B)(A 2 + AB + B 2 ) [формула <strong>за</strong> разлику кубова],<br />
• A 3 + B 3 = (A + B)(A 2 – AB + B 3 ) [формула <strong>за</strong> збир кубова].<br />
2. Задатак<br />
Докажи једнакости из претходне теореме.<br />
Пример 16.<br />
Веома чест случај је да <strong>за</strong> неки израз постоји више поступака којима се он<br />
раставља на чиниоце.<br />
Изрази a 2 + ab + b 2 и<br />
a 2 – ab + b 2 не могу се<br />
раставити.<br />
Раставимо на чиниоце израз a 6 – b 6 .<br />
1. начин<br />
a 6 – b 6 = (a 3 ) 2 – (b 3 ) 2<br />
= (a 3 – b 3 )(a 3 + b 3 )<br />
= (a – b)(a 2 + ab + b 2 )(a + b)(a 2 – ab + b 2 )<br />
= (a – b)(a + b)(a 2 + ab + b 2 )(a 2 – ab + b 2 )<br />
2. начин<br />
a 6 – b 6 = (a 2 ) 3 – (b 2 ) 3<br />
= (a 2 – b 2 )((a 2 ) 2 + a 2 b 2 + (b 2 ) 2 )<br />
= (a – b)(a + b)(a 4 + a 2 b 2 + b 4 )<br />
= (a – b)(a + b)(a 4 + 2a 2 b 2 + b 4 – a 2 b 2 )<br />
= (a – b)(a + b)((a 2 + b 2 ) 2 – a 2 b 2 )<br />
= (a – b)(a + b)(a 2 + b 2 – ab)(a 2 + b 2 + ab)<br />
196<br />
Раставимо на чиниоце израз (x + y) 3 + (x – y) 3 .<br />
1. начин.<br />
(x + y) 3 + (x – y) 3 = x 3 + 3x 2 y + 3xy 2 + y 3 + x 3 – 3x 2 y + 3xy 2 – y 3<br />
= 2x 3 + 6xy 2<br />
= 2x(x 2 + 3y 2 ).<br />
2. начин<br />
До истог резултата долазимо ако у првом кораку применимо формулу <strong>за</strong> збир<br />
кубова.<br />
(x + y) 3 + (x – y) 3 = (x + y + x – y)((x + y) 2 – (x + y)(x – y) + (x – y) 2 )<br />
= 2x(x 2 + 2xy + y 2 – x 2 + y 2 + x 2 – 2xy + y 2 )<br />
= 2x(x 2 + 3y 2 ). <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Полиноми <strong>са</strong> једном променљивом<br />
Полиноми <strong>са</strong> једном променљивом су цели алгебарски изрази у којима се<br />
појављује <strong>са</strong>мо једна променљива.<br />
Већ смо <strong>за</strong>кључили да се сваки цео алгебарски израз може представити као збир<br />
међусобно несличних монома. Специјално, у случају полинома имамо следеће<br />
тврђење.<br />
Сваки полином P(x) се (сређивањем) може свести<br />
на такозвани канонски облик<br />
P(x) = α n<br />
x n + α n – 1<br />
x n – 1 + ... + α 1<br />
x + α 0<br />
,<br />
где су α n<br />
, α n – 1<br />
, ... , α 1<br />
, α 0<br />
константе (дати реални бројеви), а n је природан број<br />
или нула. Константе α n<br />
, α n – 1<br />
, ... , α 1<br />
, α 0<br />
називају се коефицијенти полинома P(x).<br />
А<br />
Са P(x) означавамо<br />
да је P полином <strong>са</strong><br />
променљивом x. Каже<br />
се и да је P „полином<br />
по променљивој x”.<br />
Канонски облик<br />
полинома<br />
Ако је P(x) = α n<br />
x n + α n – 1<br />
x n – 1 + ... + α 1<br />
x + α 0<br />
и α n<br />
≠ 0, n ≥ 0, тада:<br />
• кажемо да је полином P(x) степена n и пишемо deg (P) = n,<br />
• моном α n<br />
x n називамо водећим мономом полинома P(x),<br />
• коефицијент α n<br />
називамо водећим коефицијентом полинома P(x),<br />
• коефицијент α 0<br />
називамо слободним чланом полинома P(x).<br />
Специјално, ако је P(x) = α 0<br />
, α 0<br />
≠ 0, тј. ако је P(x) константа различита од нуле, онда<br />
је deg (P) = 0. Дакле, реалне бројеве различите од нуле сматрамо полиномима<br />
нултог степена. Ако је P(x) = 0, тј. ако је P такозвани нулти полином, онда његов<br />
степен није дефини<strong>са</strong>н, тј. нултом полиному не приписујемо никакав одређени<br />
степен.<br />
Ознака deg долази из<br />
енглеског језика као<br />
скраћеница <strong>за</strong> реч<br />
degree = степен.<br />
3, –5, 1, 14, –7 су<br />
коефицијенти полинома<br />
3x 4 – 5x 3 + x 2 + 14x – 7<br />
Пример 1.<br />
Збир и производ два полинома такође су полиноми.<br />
Нека је P(x) = 2x 3 + 3x – 6, Q(x) = 2x 3 + 7x 2 – 3 и R(x) = –2x 3 + 1.<br />
Приметимо да је deg (P) = deg (Q) = deg (R) = 3.<br />
Тада је<br />
P(x) + Q(x) = 4x 3 + 7x 2 + 3x – 9 и deg (P + Q) = 3,<br />
Q(x) + R(x) = 7x 2 – 2 и deg (Q + R) = 2 < 3, и<br />
P(x) + R(x) = 3x – 5 и deg (P + R) = 1 < 3.<br />
Како је<br />
P(x) ∙ Q(x) = (2x 3 + 3x – 6) ∙ (2x 3 + 7x 2 – 3)<br />
= 4x 6 + 14x 5 – 6x 3 + 6x 4 + 21x 3 – 9x – 12x 3 – 42x 2 + 18<br />
= 4x 6 + 14x 5 + 6x 4 + 3x 3 – 42x 2 – 9x + 18,<br />
имамо да је deg (P ∙ Q) = 6. Није тешко и без директног множења <strong>за</strong>кључити да је<br />
deg (Q ∙ R) = deg (P ∙ R) = 6. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
197
7<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Број max {a,b} једнак<br />
је већем од бројева a и<br />
b. На пример,<br />
max {2,3} = 3,<br />
max {4,0} = 4,<br />
max {3,3} = 3, и сл.<br />
Аналогно се<br />
дефинише min {a,b}.<br />
теорема<br />
1. Задатак<br />
Без директног <strong>са</strong>бирања и множења полинома P(x) и Q(x), одреди deg (P + Q) и<br />
deg (P ∙ Q) ако је:<br />
1) P(x) = –x 3 + 2x 2 – 14x + 5 и Q(x) = –x 2 – x – 1;<br />
2) P(x) = –24x 8 + 3,7x 7 – 150x 2 + 15 и Q(x) = 17x 6 – 1,2x + 58;<br />
3) P(x) = 2x 13 + x 2 + x + 1 и Q(x) = –2x 13 + 5x 7 – x 2 .<br />
Ако полиноми P(x) и Q(x) нису нулти полиноми, онда је<br />
deg (P + Q) ≤ max {deg (P), deg (Q)} ако P + Q није нулти полином<br />
и<br />
deg (P ∙ Q) = deg (P) + deg (Q).<br />
Приметимо да је водећи коефицијент производа два полинома производ водећих<br />
коефицијената тих полинома.<br />
(α k<br />
x k + α k – 1<br />
x k – 1 + ... + α 0<br />
) ∙ (β m<br />
x m + β k – 1<br />
x k – 1 + ... + β 0<br />
) = α k<br />
β m<br />
x k + m + ...<br />
Када се променљивој x додели нека конкретна вредност, вредност полинома P(x)<br />
се рачуна на уобичајени начин.<br />
Пример 2.<br />
Ако је P(x) = –3x 3 + x 2 – 4, онда је<br />
P(2,1) = –3 ∙ (2,1) 3 + (2,1) 2 – 4 = –27,373,<br />
P(–2,1) = –3 ∙ (–2,1) 3 + (–2,1) 2 – 4 = 28,193,<br />
P(1) = –3 ∙ 1 3 + 1 2 – 4 = –6,<br />
P(0) = –3 ∙ 0 3 + 0 2 – 4 = –4. <br />
За сваки полином<br />
P(x) вредност P(0) је<br />
једнака слободном<br />
члану, а P(1) збиру<br />
коефицијената<br />
полинома P.<br />
важна теорема<br />
Два полинома (<strong>са</strong> истом променљивом) су еквивалентна ако и <strong>са</strong>мо ако имају<br />
једнаке канонске облике.<br />
Претходна теорема се веома често користи при раду <strong>са</strong> полиномима што ћемо<br />
илустровати већ у наредном примеру.<br />
Пример 3.<br />
Одредимо константе α и β тако да полиноми<br />
P(x) = x 3 – 2x 2 + α и Q(x) = (x + 1)(x 2 + βx + γ)<br />
буду еквивалентни. Како је Q(x) = x 3 + (β + 1) x 2 + (γ + β)x + γ, да би било<br />
x 3 – 2x 2 + α = x 3 + (β + 1) x 2 + (γ + β)x + γ,<br />
према претходној теореми имамо да је<br />
–2 = β + 1, 0 = γ + β, α = γ.<br />
Из ових једнакости једноставно добијамо да је:<br />
β = –3, γ = 3, α = 3. <br />
198<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Рационални алгебарски изрази<br />
Ако је неки полином могуће раставити на чиниоце, онда су чиниоци такође<br />
полиноми <strong>са</strong> истом променљивом, при чему је степен сваког чиниоца већи од<br />
нуле, али је мањи од степена полинома. По аналогији <strong>са</strong> релацијом дељивости<br />
целих бројева кажемо да сваки од чинилаца дели полином, односно, да је полином<br />
дељив сваким од чинилаца на које је растављен.<br />
Нека су A и B полиноми при чему B није нулти полином. Полином A је дељив<br />
полиномом B, односно, B дели A ако постоји полином Q такав да је A = B ∙ Q.<br />
Полином Q се назива количник при дељењу A <strong>са</strong> B.<br />
Пример 4.<br />
Полином A(x) = x 2 – 1 је дељив полиномом B(x) = x + 1 јер је<br />
А B C<br />
x 2 – 1 = (x + 1) ∙ (x – 1).<br />
Полином x 2 + 1 није дељив <strong>са</strong> x + 1. Ако би полином x 2 + 1 био дељив <strong>са</strong> x + 1, онда<br />
би постојао полином Q(x) такав да је x 2 + 1 = (x + 1) ∙ Q(x). Међутим, тада би <strong>за</strong><br />
x = –1 морало бити (–1) 2 + 1 = ((–1) + 1) ∙ Q(–1), што није тачно. <br />
Недељивост неког полинома неким другим полиномом доводи нас до такозваног<br />
„дељења <strong>са</strong> остатком”. Наиме, тачна је следећа теорема.<br />
За свака два полинома A и B, при чему B није нулти полином, постоје<br />
јединствени полиноми Q и R такви да је A = B ∙ Q + R,<br />
где је R = 0 или је deg (R) < deg (B).<br />
Дељење полинома<br />
дефиниција<br />
Цео број a je дељив<br />
целим бројем b,<br />
различитим од нуле,<br />
ако постоји цео број q<br />
такав да је a = b ∙ q.<br />
теорема<br />
Пример 5.<br />
Нека је A(x) = x 4 + 3x 3 + 2x 2 + 4x – 5 и B(x) = x 2 + x + 1. Одредимо количник Q и остатак<br />
R при дељењу A <strong>са</strong> B.<br />
У датој ситуацији непосредно <strong>за</strong>кључујемо да је:<br />
• deg (Q) = 2,<br />
• водећи коефицијент полинома Q једнак 1,<br />
• R = 0 или deg (R) < 2.<br />
Одавде следи да је полином Q(x) облика x 2 + αx + β, а да је полином R облика γx + δ,<br />
где су α, β, γ, δ константе које треба одредити.<br />
Дакле, x 4 + 3x 3 + 2x 2 + 4x – 5 = (x 2 + x + 1) ∙ (x 2 + αx + β) + γx + δ,<br />
односно,<br />
x 4 + 3x 3 + 2x 2 + 4x – 5 = x 4 + (α + 1)x 3 + (α + β + 1)x 2 + (α + β + γ)x + β + δ.<br />
Непознате константе налазимо применом методе из примера 3.<br />
3 = α + 1 α = 2<br />
2 = α + β + 1 β = –1<br />
4 = α + β + γ γ = 3<br />
–5 = β + δ δ = –4<br />
Количник је Q(x) = x 2 + 2x – 1, а остатак R(x) = 3x – 4. <br />
Полином Q се назива<br />
количник, а R остатак<br />
при дељењу A <strong>са</strong> B.<br />
Ако је deg (A) < deg (B),<br />
онда је Q = 0 и R = A.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
199
Б<br />
Ако је deg (A) ≥ deg (B), онда се полином A може поделити полиномом B<br />
поступком који је аналоган поступку дељења два (вишецифрена) природна броја.<br />
Овај поступак ћемо илустровати у наредном примеру.<br />
Пример 6.<br />
Као у претходном примеру, нека је<br />
A(x) = x 4 + 3x 3 + 2x 2 + 4x – 5 и B(x) = x 2 + x + 1.<br />
Одредимо на други начин количник Q и остатак R при дељењу A <strong>са</strong> B.<br />
(x 4 + 3x 3 + 2x 2 + 4x – 5) : x 2 + x + 1 = x 2 + 2x – 1<br />
–(x 4 + x 3 + x 2 )<br />
2x 3 + x 2 + 4x – 5<br />
– (2x 3 + 2x 2 + 2x)<br />
– x 2 + 2x – 5<br />
–(–x 2 – x – 1)<br />
3x – 4<br />
Прво делимо водеће мономе полинома A и B:<br />
x 4 : x 2 = x 2 .<br />
Затим B(x) множимо добијеним мономом x 2 и добијени<br />
производ одузимамо од A(x):<br />
(x 4 + 3x 3 + 2x 2 + 4x – 5) – x 2 ∙ (x 2 + x + 1)<br />
= 2x 3 + x 2 + 4x – 5.<br />
Водећи моном ове разлике, тј. 2x 3 даље делимо водећим<br />
мономом полинома B:<br />
2x 3 : x 2 = 2x.<br />
Полином B множимо добијеним мономом 2x и<br />
добијени производ одузимамо од<br />
2x 3 + x 2 + 4x – 5.<br />
Поступак настављамо све док остатак не постане полином мањег степена од<br />
степена полинома B (тј. у овом случају од 2) или нула. Дакле,<br />
x 4 + 3x 3 + 2x 2 + 4x – 5 = (x 2 + x + 1) ∙ (x 2 + 2x – 1) + 3x – 4. <br />
Пример 7.<br />
Десно је прика<strong>за</strong>но дељење полинома<br />
x 5 + 2x 2 – x – 2 полиномом x 3 + x + 2. Као<br />
што се може видети, остатак је нула, што<br />
значи да је полином x 5 + 2x 2 – x – 2 дељив<br />
полиномом x 3 + x + 2, тако да је<br />
x 5 + 2x 2 – x – 2 = (x 3 + x + 2) ∙ (x 2 – 1). <br />
(x 5 + 2x 2 – x – 2) : (x 3 + x + 2) = x 2 – 1<br />
–(x 5 + x 3 + 2x 2 )<br />
–x 3 – x – 2<br />
–(– x 3 – x – 2)<br />
0<br />
200<br />
2. Задатак<br />
Да је дељење дато <strong>са</strong> десне стране погрешно,<br />
једноставно можемо проверити. Заиста, ако<br />
помножимо делилац и количник и додамо остатак,<br />
не добијамо дељеник x 6 .<br />
(x 2 + 1) ∙ (x 4 – x 2 – 1) + 1<br />
= x 6 – x 4 – x 2 + x 4 – x 2 – 1 + 1<br />
= x 6 – 2x 2<br />
Где је грешка?<br />
Подели исправно полином x 6 <strong>са</strong> x 2 + 1.<br />
x 6 : (x 2 + 1) = x 4 – x 2 – 1<br />
–(x 6 + x 4 )<br />
–x 4<br />
–(–x 4 + x 2 )<br />
–x 2<br />
–(–x 2 – 1)<br />
1<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
В<br />
Пример 8.<br />
Колики је остатак при дељењу полинома<br />
P(x) = x 4 – 3x 3 + 2x 2 – x – 5<br />
полиномом x –2?<br />
Одговор на питање свакако можемо дати ако P(x) поделимо <strong>са</strong> x – 2.<br />
(x 4 – 3x 3 + 2x 2 – x – 5) : (x – 2) = x 3 – x 2 – 1<br />
–(x 4 – 2x 3 )<br />
–x 3 + 2x 2 – x – 5<br />
–(–x 3 + 2x 2 )<br />
–x – 5<br />
–(–x + 2)<br />
–7<br />
Тражени остатак је, дакле, једнак –7.<br />
До одговора смо могли много једноставније да дођемо.<br />
Приметимо да се питање односи <strong>са</strong>мо на остатак дељења полинома P(x)<br />
полиномом првог степена x – 2 (количник се не тражи). Оно што сигурно знамо<br />
јесте да је остатак нека константа ρ и да је <strong>за</strong> неки полином Q(x) тачна једнакост<br />
P(x) = (x – 2) ∙ Q(x) + ρ.<br />
Ако променљивој x доделимо вредност 2 из последње једнакости, добијамо да је<br />
P(2) = (2 – 2) ∙ Q(x) + ρ = ρ. Дакле, тражени остатак је једнак вредности P(2):<br />
P(2) = 2 4 – 3 ∙ 2 3 + 2 ∙ 2 2 – 2 – 5 = –7. <br />
Једноставним уопштењем разматрања из претходног примера добијамо следећу<br />
теорему.<br />
Нека је P(x) неки полином и α произвољан реалан број. Остатак при дељењу<br />
P(x) полиномом x – α једнак је P(α).<br />
Специјално, полином P(x) је дељив <strong>са</strong> x – α ако и <strong>са</strong>мо ако је P(α) = 0.<br />
Безуова теорема<br />
Пример 9.<br />
Да је полином P(x) = (x 367 – 3) 3 + (x 48 – 9) 2 дељив <strong>са</strong> x + 1, <strong>за</strong>кључујемо из претходне<br />
теореме јер је<br />
P(–1) = ((–1) 367 – 3) 3 + ((–1) 48 – 9) 2<br />
= (–1 – 3) 3 + (1 – 9) 2 = –64 + 64<br />
= 0. <br />
Сваки број α такав да је P(α) = 0 назива се корен полинома P.<br />
Из Безуове теореме<br />
следи да ако знамо<br />
неки корен полинома<br />
онда знамо и један<br />
његов чинилац првог<br />
степена.<br />
дефиниција<br />
Пример 10.<br />
Растављање полинома на чиниоце и налажење његових корена јесу у суштини два<br />
веома блиска поступка. На пример, корене полинома x 3 – 2x 2 – x + 2 једноставно<br />
добијамо ако га раставимо на чиниоце:<br />
x 2 (x – 2) – (x – 2) = (x 2 – 1)(x – 2) = (x – 1)(x + 1)(x – 2). <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
201
А<br />
НЗД – највећи<br />
<strong>за</strong>једнички делилац<br />
НЗС – најмањи<br />
<strong>за</strong>једнички <strong>са</strong>држалац<br />
НЗД и НЗС полинома<br />
Истакнимо најпре два једноставна <strong>за</strong>пажања у вези <strong>са</strong> релацијом дељивости<br />
полинома.<br />
1. Ако је полином A(x) дељив полиномом D(x), онда је A(x) дељив и полиномима<br />
αD(x), <strong>за</strong> произвољан реалан број α различит од нуле. (Погледај другу<br />
напомену на маргини.)<br />
2. Нека је A(x) полином степена n > 1. Једини делиоци полинома A(x) који су<br />
степена n јесу полиноми αA(x), <strong>за</strong> произвољан реалан број α различит од нуле.<br />
дефиниција<br />
Полином D је <strong>за</strong>једнички делилац полинома A и B ако су и A и B дељиви <strong>са</strong> D.<br />
Полином S је <strong>за</strong>једнички <strong>са</strong>држалац полинома A и B ако је S дељив<br />
и <strong>са</strong> A и <strong>са</strong> B.<br />
A(x) D(x) количник<br />
x 2 – 1 = (x – 1) ∙ (x + 1)<br />
A(x) 2 ∙ D(x)<br />
x 2 – 1 = (2x – 2) ∙<br />
∙ D(x)<br />
A(x)<br />
x 2 – 1 = 1 3 x – 1 3<br />
количник<br />
1<br />
2 x + 1 2<br />
количник<br />
∙ (3x + 3)<br />
Пример 1.<br />
Нека је A(x) = x 3 – x и B(x) = x 4 – 1. Није тешко проверити да је један <strong>за</strong>једнички<br />
делилац полинома A(x) и B(x) полином D(x) = x 2 – 1:<br />
A(x) D(x) A(x) D(x)<br />
x 3 – x = (x 2 – 1) ∙ x и x 4 – 1 = (x 2 – 1) ∙ (x 2 + 1)<br />
Имају ли полиноми A(x) и B(x) и других <strong>за</strong>једничких делилаца?<br />
Очигледно је да су сви делиоци полинома D(x) = x 2 – 1 такође <strong>за</strong>једнички делиоци<br />
полинома A(x) и B(x). Како су x – 1 и x + 1 делиоци полинома D(x), они су и<br />
<strong>за</strong>једнички делиоци полинома A(x) и B(x):<br />
x 3 – x = (x – 1) ∙ (x 2 + x) и x 4 – 1 = (x – 1) ∙ (x 3 + x 2 + x + 1),<br />
x 3 – x = (x + 1) ∙ (x 2 – x) и x 4 – 1 = (x + 1) ∙ (x 3 – x 2 + x – 1).<br />
Није тешко <strong>за</strong>кључити да су<br />
α, αx – α, αx + α, αx 2 – α, α R \ {0}<br />
сви делиоци датих полинома A(x) и B(x). Приметимо да иако <strong>за</strong>једничких<br />
делилаца датих полинома има бесконачно много, постоје <strong>са</strong>мо четири различита<br />
типа делилаца: константе, два типа делилаца првог реда и један тип делилаца<br />
другог реда.<br />
Иако <strong>за</strong> највећи <strong>за</strong>једнички делилац полинома A(x) и B(x) можемо узети било који<br />
делилац максималног степена – у овом случају степена два, уобичајено је да се<br />
узме онај чији је водећи коефицијент једнак јединици. Дакле,<br />
НЗД(x 3 – x, x 4 – 1) = x 2 – 1.<br />
Приметимо да је највећи <strong>за</strong>једнички делилац полинома A(x) и B(x) дељив свим<br />
осталим <strong>за</strong>једничким делиоцима ова два полинома. <br />
202<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Рационални алгебарски изрази<br />
Нека су A(x) и B(x) полиноми који нису нулти.<br />
Највећи <strong>за</strong>једнички делилац полинома A(x) и B(x) је сваки полином који<br />
је дељив свим осталим делиоцима полинома A(x) и B(x). Са НЗД(A(x), B(x))<br />
означаваћемо било који највећи <strong>за</strong>једнички делилац полинома A(x) и B(x).<br />
Најмањи <strong>за</strong>једнички <strong>са</strong>држалац полинома A(x) и B(x) је сваки полином<br />
који је дељив полиномима A(x) и B(x) и дели сваки други <strong>са</strong>држалац ова два<br />
полинома. Са НЗС(A(x), B(x)) означаваћемо било који најмањи <strong>за</strong>једнички<br />
<strong>са</strong>држалац полинома A(x) и B(x).<br />
Производ два полинома је дељив њиховим највећим <strong>за</strong>једничким делиоцем и<br />
при томе је количник најмањи <strong>за</strong>једнички <strong>са</strong>држалац та два полинома.<br />
Претходно тврђење нам омогућава да на једноставан начин одредимо најмањи<br />
<strong>за</strong>једнички <strong>са</strong>држалац два полинома ако прво одредимо њихов највећи <strong>за</strong>једнички<br />
делилац.<br />
дефиниција<br />
Еуклидов алгоритам<br />
је поступак <strong>за</strong><br />
налажење највећег<br />
<strong>за</strong>једничког делиоца<br />
два цела броја. Опи<strong>са</strong>н<br />
је на страни 51.<br />
Потпуно аналогно се<br />
може наћи највећи<br />
<strong>за</strong>једнички делилац<br />
нека два полинома.<br />
Највећи <strong>за</strong>једнички делилац и најмањи <strong>за</strong>једнички <strong>са</strong>држалац два полинома<br />
једноставно одређујемо ако полиноме раставимо на чиниоце који се даље не могу<br />
растављати и поступимо аналогно као приликом одређивања НЗД-а и НЗС-а<br />
природних бројева који су растављени на просте чиниоце. Овом приликом ћемо<br />
се <strong>за</strong>држати <strong>са</strong>мо на таквим случајевима.<br />
Пример 2.<br />
Одредимо највећи <strong>за</strong>једнички делилац и најмањи <strong>за</strong>једнички <strong>са</strong>држалац полинома<br />
растављањем на чиниоце.<br />
1) A(x) = x 4 – x 2 , B(x) = x 3 – 2x 2 + x<br />
A(x) = x 4 – x 2 = x 2 (x 2 – 1) = x 2 (x – 1)(x + 1)<br />
B(x) = x 3 – 2x 2 + x = x(x 2 – 2x + 1) = x(x – 1) 2<br />
НЗД(A(x),B(x)) = x(x – 1), НЗС(A(x),B(x)) = x 2 (x – 1) 2 (x + 1)<br />
2) A(x) = 2x 3 + x 2 + 2x + 1, B(x) = x 5 – x<br />
A(x) = 2x 3 + x 2 + 2x + 1 = x 2 (2x + 1) + (2x + 1)<br />
= (x 2 + 1)(2x + 1)<br />
B(x) = x 5 – x = x(x 4 – 1) = x(x 2 – 1)(x 2 + 1)<br />
= x(x – 1)(x + 1)(x 2 + 1)<br />
НЗД(A(x),B(x)) = x 2 + 1<br />
НЗС(A(x),B(x)) = x(x – 1)(x + 1)(2x + 1)(x 2 + 1)<br />
3) A(x) = x 2 + 1, B(x) = x 2 + x + 1<br />
Полиноми A(x) и B(x) се не могу раставити на чиниоце.<br />
НЗД(A(x),B(x)) = 1<br />
НЗС(A(x),B(x)) = (x 2 + 1)(x 2 + x + 1) <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
203
А<br />
Рационални алгебарски изрази<br />
Вредност било ког целог алгебарског изра<strong>за</strong> можемо одредити ако било које<br />
реалне бројеве доделимо променљивим које се у њему појављују. То није случај<br />
<strong>са</strong> рационалним алгебарским изразима будући да у њиховом грађењу учествује<br />
дељење, а као што је познато, дељење нулом није дефини<strong>са</strong>но.<br />
Формула<br />
¬(pq) ¬p¬q<br />
је таутологија позната<br />
као Де Морганов <strong>за</strong>кон<br />
(види страну 19).<br />
Пример 1.<br />
Нека је<br />
R(x,y,z) =<br />
x + yz<br />
(x – 2)(y – z) .<br />
Очигледно, вредност изра<strong>за</strong> R(x,y,z) не постоји ако је променљивој x додељена<br />
вредност 2 или су променљивим y и z додељене исте вредности. Дакле,<br />
„Вредност изра<strong>за</strong> R(x,y,z) не постоји” x = 2y = z.<br />
Одавде даље <strong>за</strong>кључујемо да<br />
„Вредност изра<strong>за</strong> R(x,y,z) постоји” ¬(x = 2y = z)<br />
x ≠ 2y ≠ z.<br />
Каже се да је формула<br />
x ≠ 2y ≠ z<br />
услов под којим је израз R(x,y,z) дефини<strong>са</strong>н. Приликом навођења услова знак „”<br />
се најчешће <strong>за</strong>мењује <strong>за</strong>резом.<br />
Наводимо још неколико примера.<br />
x + 1<br />
Израз<br />
је дефини<strong>са</strong>н под условом: x ≠ 1, x ≠ –2.<br />
(x – 1)(x + 2)<br />
x + y<br />
Израз + 1 је дефини<strong>са</strong>н под условом: x ≠ 0, y ≠ 1.<br />
x(y – 1)<br />
1<br />
Израз<br />
је дефини<strong>са</strong>н под условом: x ≠ y, a ≠ –b.<br />
(x – y)(a + b)<br />
1<br />
Израз<br />
x 2 + y је дефини<strong>са</strong>н под условом: 2<br />
x2 + y 2 ≠ 0, односно, под условом:<br />
x ≠ 0y ≠ 0. <br />
xy = 0 x = 0y = 0<br />
xy ≠ 0 x ≠ 0y ≠ 0<br />
x 2 + y 2 = 0 x = 0y = 0<br />
x 2 + y 2 ≠ 0 x ≠ 0y ≠ 0<br />
Пример 2.<br />
Неки рационални алгебарски изрази су дефини<strong>са</strong>ни <strong>за</strong> све вредности<br />
променљивих без обзира што се променљива налази у имениоцу изра<strong>за</strong>. Пример<br />
таквог изра<strong>за</strong> је<br />
1<br />
x 2 + 1 .<br />
Пошто не постоји реалан број x такав да је x 2 + 1 = 0 (јер је x 2 ≥ 0 <strong>за</strong> свако реално x),<br />
горњи израз је „безусловно” дефини<strong>са</strong>н, тј. променљивој x се може доделити било<br />
који реалан број. <br />
204<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Рационални алгебарски изрази<br />
Пример 3.<br />
Добро је познато да <strong>за</strong> било које реалне бројеве x и y који су различити од нуле<br />
важи једнакост<br />
1<br />
x + 1 y = y + x<br />
xy .<br />
Другим речима, рационални алгебарски изрази 1 x + 1 y и y + x (који нису<br />
xy<br />
идентични) имају исте вредности под условом да је x ≠ 0y ≠ 0. <br />
Из претходног примера видимо да се у случају рационалних алгебарских изра<strong>за</strong><br />
може говорити <strong>са</strong>мо о условној еквивалентности. (На маргини подсећамо на<br />
дефиницију еквивалентности целих алгебарских изра<strong>за</strong>.)<br />
Нека је U услов под којим су дефини<strong>са</strong>на оба рационална алгебарска изра<strong>за</strong><br />
A и B. Изрази A и B су еквивалентни под условом U, у ознаци<br />
A = B, U<br />
ако су њихове вредности једнаке <strong>за</strong> сваки избор вредности променљивих<br />
тако да је <strong>за</strong>довољен услов U.<br />
Потпуно аналогно разломцима, под основним обликом рационалног алгебарског<br />
изра<strong>за</strong> сматра се израз облика<br />
P<br />
Q<br />
где су P и Q цели алгебарски изрази који немају <strong>за</strong>једничких чинилаца и при чему<br />
је Q ≠ 0 услов под којим је израз овог облика дефини<strong>са</strong>н.<br />
Два цела алгебарска<br />
изра<strong>за</strong> су<br />
еквивалентна ако су<br />
њихове вредности<br />
једнаке <strong>за</strong> сваки<br />
избор вредности<br />
променљивих које се у<br />
њима појављују.<br />
дефиниција<br />
A B<br />
U<br />
1<br />
x + 1 y = y + x , (x ≠ 0,y ≠ 0)<br />
xy<br />
Типичан <strong>за</strong>датак је трансформи<strong>са</strong>ти неки рационалан алгебарски израз у<br />
еквивалентан израз који је у основном облику. Све трансформације базиране су<br />
на основним особинама операција <strong>са</strong> разломцима.<br />
Еквивалентност изра<strong>за</strong><br />
A<br />
B = A ∙ C<br />
B ∙ C<br />
A<br />
B ± C AD ± CB<br />
=<br />
D BD<br />
A<br />
B ∙ C D = A ∙ C<br />
B ∙ D<br />
A<br />
B : C D = A ∙ D<br />
B ∙ C<br />
= A ∙ D<br />
B ∙ C<br />
под условом<br />
B ≠ 0, C ≠ 0<br />
B ≠ 0, D ≠ 0<br />
B ≠ 0, D ≠ 0<br />
B ≠ 0, D ≠ 0, C ≠ 0<br />
(приметите да водимо<br />
рачуна о свим местима<br />
где се појављује дељење)<br />
[проширивање и<br />
скраћивање]<br />
[<strong>са</strong>бирање и одузимање]<br />
[множење]<br />
[дељење]<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
205
7<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Пример 4.<br />
За сваки од рационалних алгебарских изра<strong>за</strong> наћи ћемо еквивалентан рационални<br />
израз у основном облику и одредити услове под којима еквивалентност важи.<br />
1 = x2 – y 2<br />
x 2 – y 2 , x ≠ ± y<br />
1<br />
2 – a = – 1<br />
a – 2 , a ≠ 2<br />
1) Трансформишимо израз 1 +<br />
1 +<br />
(x – y)2<br />
x 2 – y 2<br />
(x – y)2<br />
= x2 – y 2<br />
x 2 – y 2 x 2 – y + x2 – 2xy + y 2<br />
2 x 2 – y 2<br />
= x2 – y 2 + x 2 – 2xy + y 2<br />
x 2 – y 2<br />
= 2x2 – 2xy<br />
x 2 – y 2<br />
=<br />
=<br />
2x(x – y)<br />
(x – y)(x + y)<br />
2x<br />
, x ≠ y, x ≠ –y<br />
x + y<br />
у основни облик.<br />
a<br />
2) Трансформишимо израз<br />
a – 2 + a 2<br />
у основни облик.<br />
2<br />
4 – a<br />
a<br />
a – 2 + a 2<br />
4 – a = a<br />
2 a – 2 + a 2<br />
(2 – a)(2 + a)<br />
=<br />
a<br />
a – 2 – a 2<br />
(a – 2)(a + 2)<br />
Приликом <strong>са</strong>бирања<br />
и одузимања изра<strong>за</strong><br />
тражимо најмањи<br />
<strong>за</strong>једнички <strong>са</strong>држалац.<br />
a(a + 2) – a2<br />
=<br />
(a – 2)(a + 2)<br />
= a2 + 2a – a 2<br />
(a – 2)(a + 2)<br />
2a<br />
=<br />
, a ≠ 2, a ≠ –2<br />
(a – 2)(a + 2)<br />
206<br />
Израз u 2 + v 2 се не<br />
може раставити на<br />
чиниоце.<br />
3) Трансформишимо израз u v + v u – 2 : v 2 – u 2<br />
u<br />
v + v u – 2 : v 2 – u 2<br />
u 3 v + uv = u 3 v + v u – 2 ∙ u3 v + uv 3<br />
v 2 – u 2<br />
= u2 + v 2 – 2uv<br />
vu<br />
=<br />
(u – v)2<br />
uv<br />
∙<br />
у основни облик.<br />
u 3 3<br />
v + uv<br />
∙<br />
uv(u 2 + v 2 )<br />
(v – u)(v + u)<br />
uv(u 2 + v 2 )<br />
(v – u)(v + u)<br />
= (v – u)(u2 + v 2 )<br />
, u ≠ 0, v ≠ 0, u ≠ v, u ≠ –v <br />
v + u<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Неке основне неједнакости<br />
А<br />
Пример 1.<br />
На једној гомили налазе се новчанице од по 50 динара, на другој гомили од по 100<br />
динара и на трећој од по 1000 динара. Замислимо да нам је дозвољено да <strong>са</strong> једне<br />
гомиле узмемо три новчанице, <strong>са</strong> неке друге четири новчанице и <strong>са</strong> преостале<br />
гомиле пет новчаница. Јасно је какав избор би свако направио: узеће највише<br />
(у овом случају пет) новчаница од по 1000 динара, четири новчанице од по 100<br />
динара и три новчанице од по 50 динара. За било који други избор добија се мања<br />
сума новца. Другим речима, ако k, l, m узму свако по једну од вредности 3, 4, 5, тј.<br />
ако је {k,l,m} = {3,4,5}, имамо да је<br />
3 ∙ 50 + 4 ∙ 100 + 5 ∙ 1000 ≥ k ∙ 50 + l ∙ 100 + m ∙ 1000.<br />
Најмању суму добијамо када узмемо пет новчаница од по 50, четири од по 100 и<br />
три од 1000 динара, тј. ако је {k,l,m} = {3,4,5}, онда је<br />
k ∙ 50 + l ∙ 100 + m ∙ 1000 ≥ 5 ∙ 50 + 4 ∙ 100 + 3 ∙ 1000. <br />
О неједнакостима до којих смо дошли у претходном примеру говоре наредне две<br />
теореме.<br />
Ако је a ≤ b и c ≤ d, онда је ac + bd ≥ ad + bc.<br />
теорема<br />
Доказ. Пошто је b ≥ a и d – c ≥ 0, имамо да је b(d – c) ≥ a(d – c). Из последње<br />
неједнакости директно добијамо жељену неједнакост:<br />
b(d – c) ≥ a(d – c) bd – bc ≥ ad – ac ac + bd ≥ ad + bc. ■<br />
Нека је a 1<br />
≤ a 2<br />
≤ a 3<br />
и b 1<br />
≤ b 2<br />
≤ b 3<br />
. Ако је {b 1<br />
',b 2<br />
',b 3<br />
'} = {b 1<br />
,b 2<br />
,b 3<br />
}, онда је<br />
a 1<br />
b 1<br />
+ a 2<br />
b 2<br />
+ a 3<br />
b 3<br />
≥ a 1<br />
b 1<br />
' + a 2<br />
b 2<br />
' + a 3<br />
b 3<br />
' ≥ a 1<br />
b 3<br />
+ a 2<br />
b 2<br />
+ a 3<br />
b 1<br />
.<br />
теорема<br />
Приметимо да претходно тврђење одговара ситуацији коју смо имали у примеру 1.<br />
Доказ ове теореме изостављамо. Појаснићемо формулацију теореме.<br />
Неједнакостима из претходне теореме пореде се збирови<br />
чији се <strong>са</strong>бирци добијају множењем чланова два трочлана<br />
ни<strong>за</strong>. Теорема каже да се највећи збир добија када множимо<br />
најмањи члан једног најмањим чланом другог ни<strong>за</strong>, средњи<br />
члан једног средњим чланом другог ни<strong>за</strong> и највећи члан<br />
једног највећим чланом другог ни<strong>за</strong>. Насупрот томе, најмањи<br />
збир добијамо када највећи члан у једном множимо најмањим<br />
чланом у другом низу, средњи члан једног средњим чланом<br />
другог ни<strong>за</strong> и најмањи члан првог ни<strong>за</strong> највећим чланом<br />
другог ни<strong>за</strong>.<br />
Приметимо да у случају два двочлана ни<strong>за</strong> важи исти<br />
принцип формули<strong>са</strong>н у теореми која је прво наведена.<br />
a 1<br />
≤ a 2<br />
≤ a 3<br />
a 1<br />
b 1<br />
+ a 2<br />
b 2<br />
+ a 3<br />
b 3<br />
≥ ... ≥<br />
b 1<br />
≤ b 2<br />
≤ b 3<br />
a 1<br />
≤ a 2<br />
≤ a 3<br />
a 1<br />
b 3<br />
+ a 2<br />
b 2<br />
+ a 3<br />
b 1<br />
b 1<br />
≤ b 2<br />
≤ b 3<br />
a 1<br />
≤ a 2<br />
a 1<br />
≤ a 2<br />
a 1<br />
b 1<br />
+ a 2<br />
b 2<br />
≥ a 1<br />
b 2<br />
+ a 2<br />
b 1<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
207
7<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Пример 2.<br />
a ≤ b<br />
a ∙ a + b ∙ b<br />
a ≤ b<br />
≥<br />
a ≤ b<br />
a ∙ b + b ∙ a<br />
a ≤ b<br />
За свака два реална броја a и b тачна је неједнакост<br />
a 2 + b 2 ≥ 2ab.<br />
Ова неједнакост је директна последица тврђења да је квадрат сваког реалног броја<br />
ненегативан:<br />
a 2 + b 2 ≥ 2ab a 2 + b 2 – 2ab ≥ 0 (a – b) 2 ≥ 0.<br />
Други доказ неједнакости нам даје примена прве теореме <strong>са</strong> претходне стране.<br />
Дакле, нека су a и b нека два реална броја. Тада је a ≤ b или је b ≤ a.<br />
Претпоставимо да је a ≤ b. Применом поменуте теореме имамо да је<br />
a ∙ a + b ∙ b ≥ a ∙ b + b ∙ a,<br />
одакле следи жељена неједнакост.<br />
Претпоставка да је b ≤ a доводи нас до истог <strong>за</strong>кључка. И <strong>са</strong>м доказ је у суштини<br />
исти (бројеви a и b <strong>са</strong>мо мењају улоге) па га не наводимо. <br />
Последица неједнакости из претходне теореме је позната неједнакост између<br />
аритметичке и геометријске средине два ненегативна броја.<br />
дефиниција<br />
Аритметичка средина ненегативних бројева x и y јесте број x + y<br />
2 , а њихова<br />
геометријска средина је број √xy.<br />
Као последицу<br />
неједнакости из<br />
примера 3. добијамо<br />
да је <strong>за</strong> сваки<br />
позитиван број x тачна<br />
неједнакост:<br />
208<br />
аг-неједнакост<br />
АГ-неједнакост следи<br />
из неједнакости која је<br />
дока<strong>за</strong>на у примеру 2.<br />
ако ставимо да је x = a 2<br />
и y = b 2 .<br />
x + 1 x ≥ 2.<br />
Пример 3.<br />
Докажимо да је <strong>за</strong> све позитивне реалне бројеве a и b тачна неједнакост a b + b a ≥ 2.<br />
Као у претходном примеру, без губљења општости претпоставићемо да је<br />
a ≤ b. Из a ≤ b следи да је 1 b ≤ 1 па применом прве теореме <strong>са</strong> претходне стране<br />
<strong>за</strong>кључујемо да је<br />
a<br />
a ∙ 1 b + b ∙ 1 a ≥ a ∙ 1 a + b ∙ 1 b ,<br />
одакле непосредно добијамо тражену неједнакост. <br />
Пример 4.<br />
За произвољне ненегативне бројеве x и y тачна је неједнакост<br />
x + y<br />
≥ √xy.<br />
2<br />
При томе једнакост важи ако и <strong>са</strong>мо ако је x = y.<br />
Ако су a, b и c позитивни бројеви, докажимо да је тачна неједнакост<br />
a 3 + b 3 + c 3 ≥ a 2 b + b 2 c + c 2 a.<br />
Без губљења општости можемо претпоставити да је a ≤ b ≤ c. Тада је и a 2 ≤ b 2 ≤ c 2 ,<br />
па према другој теореми <strong>са</strong> претходне стране добијамо да је<br />
a 2 ∙ a + b 2 ∙ b + c 2 ∙ c ≥ a 2 ∙ b + b 2 ∙ c + c 2 ∙ a,<br />
одакле следи жељена неједнакост. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Рационални алгебарски изрази<br />
Задаци<br />
Појам изра<strong>за</strong>. Дрво изра<strong>за</strong><br />
1. За свако дрво одреди израз који оно одређује.<br />
A<br />
2. Нацртај дрво изра<strong>за</strong>:<br />
1) ab + c; 2) a + bc; 3) (a + b)c; 4) a(b + c).<br />
3. Нацртај дрво изра<strong>за</strong> (x + ay)(z + b), а <strong>за</strong>тим израчунај вредност овог изра<strong>за</strong> ако је:<br />
1) x = 2, a = –3, y = 0, z = –1, b = –3;<br />
2) x = 1,2, a = –0,1, y = 10, z = 3,6, b = 2,4.<br />
Цели алгебарски изрази<br />
4. Одреди сређени облик и степен следећих монома:<br />
1) 2x(–yx); 2) –3xz(–xy)yz; 3) –0,2x 2 y · 0,3xy; 4) 2,5ab · 0,1a 2 · 3b 3 .<br />
5. Нађи сређени облик следећих целих алгебарских изра<strong>за</strong>:<br />
1) x 2 – x 3 + 1 + 2x 2 – x + 3x 3 + x; 2) x 2 y – xy + 2 – (2xy – x 2 y + xy 2 – 2);<br />
3) –(z 2 – z – (z – 1 + z 2 )); 4) –2a(ab – b + 1) – b(a 2 + a – 1);<br />
5) (x 2 + x + 1) · (x 2 – x – 1); 6) (2u + 3v)(uv – u + v – 1);<br />
7) (3ab + 2bc – ca)(a – b) – (a + b)(ab – bc + ca).<br />
6. Нека је A = 2x – 3y, B = 2y – 3x, C = 3x + 2y. Одреди сређени облик изра<strong>за</strong>:<br />
1) A 2 – BC; 2) (A – B)(A – C); 3) AB – BC + CA.<br />
7. Растави на чиниоце следеће изразе:<br />
1) ax + ay + bx + by; 2) x 5 + x 4 – x 3 – x 2 ;<br />
3) 36v 2 – (5v – 1) 2 ; 4) a 2 – 7a + ab – 7b;<br />
5) ac + bc + a 2 + ab; 6) x 3 + x 2 y – xy 2 – y 3 ;<br />
7) –18u 4 v + 24u 3 v 2 – 8u 2 v 3 ; 8) 3a 7 b 3 – 27a 5 b 5 ;<br />
9) x 2 – 2x – 15; 10) y 2 + 5y – 6;<br />
11) 4u 2 + 4u – 3; 12) 8z 2 – 6z + 1;<br />
13) x 4 – 8x 2 + 16; 14) (x 3 + y 2 )(x 2 + y 3 ) –(x 3 – y 2 )(x 2 – y 3 ).<br />
8. Који се од следећих квадратних тринома може раставити на чиниоце?<br />
1) x 2 + 4x + 6; 2) y 2 – 7y + 12; 3) z 2 – z – 2; 4) u 2 – 2u + 2.<br />
9. Растави на чиниоце следеће изразе:<br />
1) (a – b) 3 – 8b 3 ; 2) u 3 + v 6 ; 3) x 4 + x 2 + 1; 4) x 4 – 5x 2 + 4;<br />
5) (y 2 + y + 1)(y 2 + y + 2) – 12; 6) 2x 2 + xy – y 2 – 2x + y;<br />
7) 4a 2 b 2 – (a 2 + b 2 – c 2 ) 2 ; 8) x 3 + x 2 z + xyz + y 2 z – y 3 ;<br />
9) y 2 z + yz 2 + xz 2 – x 2 z – x 2 y – xy 2 .<br />
Б<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
209
7<br />
2<br />
1 57648 9<br />
10. Докажи да важе следећи идентитети:<br />
1) (ax + by) 2 + (ay – bx) 2 = (a 2 + b 2 )(x 2 + y 2 ); 2) (ax + by) 2 – (ay + bx) 2 = (a 2 – b 2 )(x 2 – y 2 ).<br />
11. Растави на чиниоце следеће изразе:<br />
1) x 8 – 16; 2) (a + b + c) 3 – a 3 – b 3 – c 3 ;<br />
3) ac(a + c) – bc(b + c) + ab(a – b); 4) x 3 (y – z) + y 3 (z – x) + z 3 (x – y).<br />
12. 1) Растави на чиниоце израз a 4 + 4b 4 .<br />
2) Докажи да је <strong>за</strong> сваки природан број n већи од 1, број n 2 + 4 n сложен број.<br />
13. 1) Докажи да <strong>за</strong> било које изразе A, B и C важи једнакост<br />
(A + B + C) 2 = A 2 + B 2 + C 2 + 2AB + 2BC + 2AC.<br />
2) Растави на чиниоце x 4 + y 4 + z 4 – 2x 2 y 2 – 2y 2 z 2 – 2z 2 x 2 .<br />
14. Докажи да <strong>за</strong> било које изразе A, B и C важи једнакост<br />
1) A 2 + B 2 + C 2 – AB – BC – CA = 1 2 ((A – B)2 + (B – C) 2 + (C – A) 2 );<br />
2) A 3 + B 3 + C 3 – 3ABC = (A + B + C)(A 2 + B 2 + C 2 – AB – BC – CA).<br />
15. Растави на чиниоце израз (a – b) 3 + (b – c) 3 + (c – a) 3 .<br />
16. Ако је a + b + c = 0, докажи да је a 3 + b 3 + c 3 = 3abc.<br />
A<br />
Полиноми <strong>са</strong> једном променљивом<br />
17. Одреди константе α, β и γ тако да полиноми<br />
P(x) = x 4 + αx 2 – 2 и Q(x) = (x 2 + 1)(x 2 + βx + γ)<br />
буду еквивалентни.<br />
18. Методом неодређених коефицијената нађи количник и остатак при дељењу<br />
полинома A(x) <strong>са</strong> B(x), ако је:<br />
1) A(x) = x 4 + 3, B(x) = x 3 + x + 1;<br />
2) A(x) = x 3 – 5x 2 + 3x – 23, B(x) = x – 7;<br />
3) A(x) = x 5 , B(x) = x 3 – x + 1.<br />
Б<br />
19. Подели полином A(x) полиномом B(x) ако је:<br />
1) A(x) = x 4 , B(x) = x 2 – x + 1;<br />
2) A(x) = x 7 – 1, B(x) = x 6 + x 5 + x 4 + x 3 + x 2 + x + 1;<br />
3) A(x) = 2x 5 – 3x 4 + 6x 3 + 7x 2 – 12x + 1, B(x) = 2x 2 + x – 2;<br />
4) A(x) = x 3 – 2x 2 + x – 1, B(x) = 2x 2 + 4;<br />
5) A(x) = x 2 – x + 1, B(x) = x 2 + x – 1.<br />
20. Одреди коефицијент α тако да полином A(x) = x 7 + αx 3 – x + 3 при дељењу <strong>са</strong><br />
B(x) = x 3 + 1 даје остатак 1.<br />
210<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Рационални алгебарски изрази<br />
21. Одреди остатак при дељењу полинома 7x 2012 – 6x 2011 + 5x 43 + 14 полиномом x 2 – 1.<br />
22. Ако је остатак при дељењу полинома P(x) <strong>са</strong> x 2 + 7x + 10 једнак –2x + 3, одреди<br />
остатак при дељењу полинома P(x) <strong>са</strong> x + 5.<br />
В<br />
23. При дељењу неког полинома P(x) <strong>са</strong> x + 3 добија се остатак 6, а при дељењу<br />
истог полинома P(x) <strong>са</strong> x – 7 добија се остатак –2. Одреди остатак при дељењу<br />
полинома P(x) <strong>са</strong> x 2 – 4x – 21.<br />
24. Одреди константе α и β тако да бројеви –1 и –2 буду корени полинома<br />
x 3 + αx + β, а <strong>за</strong>тим добијени полином растави на чиниоце и одреди све његове<br />
корене.<br />
НЗД и НЗС полинома<br />
25. Растављањем на чиниоце одреди НЗД и НЗС полинома A(x) и B(x), ако је:<br />
1) A(x) = x 3 – 4x, B(x) = x 4 – 16; 2) A(x) = x 3 – 2x 2 + x, B(x) = x 3 – x;<br />
3) A(x) = x 4 – 2x 2 + 1, B(x) = x 3 – x 2 – x + 1.<br />
A<br />
26. Растављањем на чиниоце одреди:<br />
1) НЗД(x 2 – 1,x 3 – x,x 4 – 1) и НЗС(x 2 – 1,x 3 – x,x 4 – 1);<br />
2) НЗД(x + 1,x 2 + x,x 3 – x) и НЗС(x + 1, x 2 + x,x 3 – x);<br />
3) НЗД(x 2 – 1,x 3 – 2x 2 + x,x 2 + x – 2) и НЗС(x 2 – 1,x 3 – 2x 2 + x,x 2 + x – 2).<br />
27. Растављањем на чиниоце одреди НЗД и НЗС полинома A(x) и B(x) ако је<br />
1) A(x) = x 3 – 1, B(x) = x 4 – 1; 2) A(x) = x 5 – 5x 3 + 4x, B(x) = 4x 4 – 8x 3 + 4x 2 ;<br />
3) A(x) = x 4 + x 2 + 1, B(x) = x 3 – 2x 2 + 2x – 1.<br />
НЗС одреди користећи<br />
једнакост<br />
A · B = НЗД(A,B) · НЗС(A,B)<br />
Б<br />
28. Применом Еуклидовог алгоритма одреди<br />
1) НЗД(x 5 – 1,x 3 – 1); 2) НЗД(x 4 + x 2 + 1,x 3 – 2x 2 + 2x – 1);<br />
3) НЗД(x 4 + 4x 3 + x 2 – 6x,x 3 + 2x 2 – x – 2).<br />
Рационални алгебарски изрази<br />
29. Дате рационалне алгебарске изразе трансформиши у основни облик и одреди<br />
одговарајуће услове.<br />
1<br />
1)<br />
x 2 – 4x + 4 – 1<br />
x 4 – 4x 3 + 4x – 4<br />
2 x 3 – 2x ;<br />
c2 (a + c)2 (b + c)2<br />
2) + – 2 ab a 2 – ab ab – b ; 2<br />
x<br />
3) –<br />
xy – 2y 2<br />
5)<br />
2 + 2x<br />
x 2 + x – 2xy – 2y ;<br />
1 1<br />
(a + b) 2 a + 1 2 b + 2 1<br />
2 (a + b) 3 a + 1 b ;<br />
4) a + b<br />
a – b – a – b<br />
a + b : a2 + b 2<br />
a 2 – b 2 – a2 – b 2<br />
a 2 + b 2 ;<br />
6) x<br />
y + y x + 2 : 1 x + 1 y<br />
2<br />
.<br />
В<br />
Б<br />
30. Дате рационалне алгебарске изразе трансформиши у основни облик и одреди<br />
одговарајуће услове.<br />
1) a + 3<br />
2a – 1 – a 2 – 5<br />
4a 2 – 4a + 1 – 2a 3 + 5a 2 – a – 1<br />
8a 3 – 12a 2 + 6a – 1 ; 2) x 2 – 1<br />
xy + y ∙ y<br />
2 y – 1 – 1 ∙ x – xy3 – y 4 + y<br />
;<br />
1 – x 2<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
211
7<br />
2<br />
1 57648 9<br />
3) ; 4) ; 5) ;<br />
6) ; 7) .<br />
31. 1) Одреди константе A и B тако да <strong>за</strong> све вредности x различите од 0 и –1 буде<br />
тачна једнакост<br />
1<br />
x(x + 1) = A x + B<br />
x + 1 .<br />
2) Применом једнакости добијене под 1) израчунај<br />
1<br />
2 ∙ 3 + 1<br />
3 ∙ 4 + 1<br />
4 ∙ 5 + 1<br />
5 ∙ 6 .<br />
A<br />
Б<br />
Неке основне неједнакости<br />
32. Докажи да су <strong>за</strong> произвољне позитивне реалне бројеве a и b тачне<br />
неједнакости:<br />
1) a 4 + b 4 ≥ a 3 b + ab 3 ; 2) a b 2 + b a 2 ≥ 1 a + 1 b ; 3) 1 a 2 + 1 b 2 ≥ 2 ab .<br />
33. Докажи да су <strong>за</strong> произвољне позитивне реалне бројеве a, b и c тачне<br />
неједнакости:<br />
1) a 2 + b 2 + c 2 ≥ ab + bc + ca; 2) a2<br />
b + b2<br />
c + c2<br />
a ≥ a + b + c; 3) a<br />
b + c + b<br />
c + a + c<br />
a + b ≥ 3 2 .<br />
34. Докажи другу теорему на страни 207.<br />
212<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
СЛИЧНОСТ<br />
Мерење дужи и углова (214)<br />
Б Анали<strong>за</strong> поступка мерења дужи (214)<br />
А Основне теореме о мерењу дужи и углова (216)<br />
Размера дужи (219)<br />
А Самерљиве и не<strong>са</strong>мерљиве дужи; подела дужи у односу<br />
m : n, m, n N; неколико важних теорема (219)<br />
Талесова теорема (222)<br />
А Пропорционалне дужи; Талесова теорема и важне последице (222)<br />
Б Векторски облик Талесове теореме (224)<br />
Хомотетија (225)<br />
А Основне особине хомотетије (225)<br />
В Примене особина хомотетије (228)<br />
Сличност (229)<br />
А Појам сличности; ставови сличности троуглова (229)<br />
Б Сложеније примене ставова сличности троуглова (232)<br />
Примене ставова сличности троуглова (234)<br />
А Примене ставова сличности на правоугли троугао; Питагорина<br />
теорема (234)<br />
В Примене ставова сличности троуглова на круг (236)<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Б<br />
Анали<strong>за</strong> поступка<br />
мерења дужине дужи<br />
Мерење дужи и углова<br />
Реч геометрија је грчког порекла и дословно преведена значи „мерење земље“<br />
што указује да су мерења у природи створила ову област математике и значајно<br />
на њу утицала. Још од древних времена, као посебно важна врста мерења издваја<br />
се мерење дужине дужи које је одиграло велику улогу у развоју геометрије и<br />
математике уопште. Наиме, мерење дужине дужи је значајно утицало и на<br />
проучавање бројева будући да бројевима изражавамо резултате мерења. О томе<br />
је већ било речи у поглављу Реални бројеви где смо истакли да се реални бројеви<br />
уводе да би се могла изразити дужина сваке дужи.<br />
Мерењем се дужима додељују бројеви који описују<br />
однос дужи <strong>са</strong> унапред и<strong>за</strong>браном и фиксираном<br />
дужи. Унапред и<strong>за</strong>брана дуж се назива јединица<br />
мере. Поступак мерења се <strong>за</strong>снива на надовезивању<br />
подударних дужи.<br />
Међутим, надовезивањем дужи које су подударне<br />
јединици мере можемо да измеримо <strong>са</strong>мо<br />
целобројне дужине.<br />
Остаће велики број дужи чије ћемо дужине моћи <strong>са</strong>мо да проценимо. Посебно је<br />
важно истаћи да се приближна целобројна вредност дужине може добити <strong>за</strong> сваку<br />
дуж јер се коначним бројем преношења <strong>за</strong>дате дужи може „стићи и престићи”<br />
свака тачка. Дајемо и прецизнију формулацију овог објашњења, која је позната као<br />
Архимедова аксиома.<br />
Архимедова аксиома<br />
Нека је IJ произвољна дуж. Тада <strong>за</strong> сваку дуж AB на полуправој чији је почетак<br />
тачка A и која <strong>са</strong>држи B постоји коначно много тачака A 1<br />
, A 2<br />
, A 3<br />
, ... , A n<br />
таквих<br />
да је A – A 1<br />
– A 2<br />
– ... – A n<br />
, AA 1<br />
≅ A 1<br />
A 2<br />
≅ ... ≅ A n – 1<br />
A n<br />
≅ IJ и A – B – A n<br />
.<br />
Да бисмо решили поменуте проблеме, природно је да поделимо<br />
јединицу мере на једнаке делове и покушамо да измеримо дужину<br />
дужи надовезивањем дужи које су подударне добијеном делу. Будући<br />
да је систем који користимо декадни, уобичајено је да се једница<br />
мере дели на десет делова. (Број делова је потпуно неважан; да неким<br />
случајем користимо бинарни бројни систем, јединицу мере бисмо<br />
делили на два дела.)<br />
Очигледно ни десетим деловима јединице мере нећемо успети да измеримо<br />
дужине свих дужи. Следећи корак је употребити стоте делове јединице мере.<br />
Наравно, опет ће постојати „немерљиве дужи”.<br />
Да <strong>за</strong>кључимо: ако желимо да измеримо дужине свих дужи, поступак дељења<br />
јединице мере не смемо <strong>за</strong>вршити. Ма колико „ситни” били делови на које смо у<br />
неком тренутку изделили јединичну дуж, постојаће нека дуж чију дужину нећемо<br />
моћи прецизно да измеримо.<br />
214<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Сличност<br />
Пример 1.<br />
Најпознатија дуж чије се мерење не <strong>за</strong>вршава је дијагонала<br />
јединичног квадрата. Да се поступак мерења дијагонале<br />
не може окончати, не треба да чуди јер смо у поглављу<br />
Реални бројеви пока<strong>за</strong>ли да не постоји рационалан број<br />
чији је квадрат једнак 2. Поступак којим смо у примеру 1.<br />
на страни 66 одређивали децимале броја √2 веома је бли<strong>за</strong>к<br />
поспупку мерења. Упоредите табелу из поменутог примера<br />
и слику десно.<br />
1 < x < 2 1 < x 2 < 4<br />
1,4 < x < 1,5 1,96 < x 2
А<br />
Мерење дужи<br />
Са мерењем дужине дужи упознајемо се на <strong>са</strong>мом почетку школовања користећи<br />
притом лењир <strong>са</strong> подеоцима означеним у складу <strong>са</strong> и<strong>за</strong>браном јединицом мере.<br />
Овом приликом ћемо мерење лењиром искористити да истакнемо основну<br />
теорему у вези <strong>са</strong> мерењем дужине.<br />
Лењир <strong>са</strong> подеоцима одговара цртежу бројевне полуправе на папиру, при<br />
чему цртеж бројевне полуправе посматрамо као графички приказ скупа<br />
реалних бројева. Сходно томе, лењир <strong>са</strong> подеоцима сматрамо моделом скупа R.<br />
Постављање ивице лењира <strong>са</strong> подеоцима дуж неке праве можемо посматрати као<br />
успостављање бијекције између тачака те праве и реалних бројева:<br />
• свакој тачки A праве придружује се јединствени реалан број x А<br />
, и<br />
• сваки реалан број придружен је јединственој тачки праве.<br />
x<br />
A= 3,5 x<br />
B= 5,9<br />
J A B<br />
0<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9<br />
x<br />
A= 4 x<br />
B= 6,4<br />
O J A B<br />
0<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9<br />
x<br />
A= –3,4 x<br />
B= –1<br />
A B O J<br />
–4 –3 –2 –1 0 1 2<br />
p<br />
p<br />
p<br />
За било које две различите тачке A и B важи следеће важно<br />
својство. Како год на поставимо лењир <strong>са</strong> подеоцима<br />
дуж праве AB (и тиме тачкама A и B доделимо редом<br />
бројеве x А<br />
и x B<br />
) вредност |x A<br />
– x B<br />
| је увек иста. Ову сталну<br />
вредност називамо дужином дужи AB или (еуклидским)<br />
растојањем између тачака A и B и обележавамо је |AB|. На<br />
слици лево уочавамо:<br />
|AB| = |x A<br />
– x B<br />
| = |5,9 – 3,5| = |6,4 – 4| = |–1 – (–3,4)| = 2,4<br />
Корисно је имати на уму да се приликом постављања<br />
лењира дуж неке праве p одређују тачке O и J, такве да је<br />
OJ подударно јединици мере лењира, којима се придружују<br />
редом бројеви 0 и 1.<br />
C(–1,9)<br />
A(– 2) O(0) E(1/2) J(1) B( 2) D(2)<br />
Свака дуж IJ и<strong>за</strong>брана <strong>за</strong> јединицу мере одређује одговарајући лењир, а <strong>са</strong>мим тим<br />
и мерење дужине било које дужи.<br />
Oсновнa теоремa у вези<br />
<strong>са</strong> мерењем дужине<br />
Избор било које дужи IJ (<strong>за</strong> јединицу мере), одређује функцију којом се<br />
свакој дужи XY придружује позитиван реалан број |XY|, тако да важе следеће<br />
особине:<br />
• |IJ| = 1;<br />
• AB ≅ CD акко |AB| = |CD|, <strong>за</strong> било које дужи AB и CD;<br />
• AB < CD акко |AB| < |CD|, <strong>за</strong> било које дужи AB и CD;<br />
• A – B – C акко |AB| + |BC| = |AC|, <strong>за</strong> било које тачке A, B и C;<br />
• |AC| < |AB| + |BC|, <strong>за</strong> било које три неколинеарне тачке A, B и C.<br />
Број |XY| називамо и мерним бројем дужине дужи XY <strong>за</strong> и<strong>за</strong>брану јединицу мере.<br />
Уобичајено је да се ознака дужи користи и <strong>за</strong> означавање дужине те дужи. На<br />
пример, ако је <strong>за</strong> неку и<strong>за</strong>брану јединицу мере, мерни број дужине дужи XY<br />
једнак 2,5, уместо |XY| = 2,5 краће пишемо XY = 2,5.<br />
216<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Сличност<br />
Нека је A тачка која не припада правој p и N подножје нормале из A на p.<br />
Растојање између тачке A и праве p јесте дужина дужи AN. Будући да је<br />
хипотену<strong>за</strong> најдужа страница правоуглог троугла, једноставно <strong>за</strong>кључујемо да је<br />
тачка N <strong>за</strong>право тачка праве p која је најближа тачки A. Другим речима, <strong>за</strong> било<br />
коју другу тачку P праве p важи AN < AP.<br />
Ако су праве p и q паралелне, тада су све тачке једне праве<br />
једнако удаљене од друге праве. (Зашто?) Под растојањем<br />
између две паралелне праве подразумева се растојање<br />
између било које тачке једне праве од друге праве.<br />
q<br />
p<br />
A1<br />
B1 C1<br />
A B C<br />
Растојање између тачке и<br />
праве која је не <strong>са</strong>држи<br />
A<br />
p<br />
P<br />
N<br />
P<br />
1 2<br />
Растојање између две<br />
паралелне праве<br />
Од давнина се <strong>за</strong> мерење углова као јединица мере користи степен, тј. угао који<br />
је 180 пута мањи од опруженог угла (односно 90 пута мањи од правог угла).<br />
Најважније идеје у вези <strong>са</strong> мерењем углова објаснићемо ослањајући се на познати<br />
мерни инструмент – угломер. Иако је угломер најчешће у облику полукруга,<br />
објашњења су једноставнија <strong>за</strong> кружне угломере (слика доле). Подразумева се<br />
да су на ободу кружног угломера подеоцима означени углови од једног степена.<br />
Да бисмо додатно поједноставили објашњења, претпоставићемо да су углови<br />
усмерени у позитивном смеру (тј. супротно кретању ка<strong>за</strong>љке на <strong>са</strong>ту). Дакле, aOb<br />
означава позитивно усмерен угао, од (почетног) крака Oa до крака Ob.<br />
Мерење углова<br />
b<br />
a<br />
aOb<br />
O<br />
bOa<br />
Постављањем центра угломера у било коју и<strong>за</strong>брану тачку<br />
O успостављамо бијекцију између полуправих <strong>са</strong> почетком<br />
O и реалних бројева из интервала [0, 360):<br />
• свакој полуправој Op придружује се јединствени реалан<br />
број ω p<br />
из [0, 360), и<br />
• сваки реалан број из [0, 360) придружен је јединственој<br />
полуправој <strong>са</strong> почетком O.<br />
Нека је x (mod 360) најмањи ненегативан број облика<br />
x + k · 360, k Z. Очигледно, <strong>за</strong> сваки реалан број x,<br />
вредност x (mod 360) припада интервалу [0, 360). На<br />
пример, 120 (mod 360) = 120,<br />
795 (mod 360) = 75 (75 = 795 + (–2) · 360),<br />
–167 (mod 360) = 193 (193 = –167 + 1 · 360) итд.<br />
ω c = 180<br />
c<br />
ω = 117 b<br />
b<br />
100 90<br />
110<br />
80<br />
120<br />
130<br />
140<br />
150<br />
160<br />
170<br />
180<br />
O<br />
190<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
350<br />
340<br />
200<br />
210<br />
330<br />
220<br />
320<br />
230<br />
240250<br />
260 270 280 290300310<br />
d<br />
ω = 244 d<br />
a<br />
ω = 54 a<br />
Издвајамо најважније <strong>за</strong>пажање. Како год на поставимо центар угломера у O, и<br />
<strong>са</strong>мим тим полуправама Oa и Ob доделимо редом бројеве ω a<br />
и ω b<br />
, вредност<br />
(ω b<br />
– ω a<br />
) (mod 360) је увек иста. Ову сталну вредност називамо величином или<br />
мером угла aOb.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
217
8<br />
1<br />
2 57648 9<br />
Пример 2.<br />
Према слици датој на претходној страни, полуправама Oa, Ob, Oc, Od редом су<br />
придружени бројеви ω a<br />
= 54, ω b<br />
= 117, ω c<br />
= 180, ω d<br />
= 224. Тада је:<br />
мера угла aOb једнака (117 – 54) (mod 360) = 63,<br />
мера угла cOd једнака (224 – 180) (mod 360) = 64,<br />
мера угла aOd једнака (224 – 54) (mod 360) = 170,<br />
мера угла dOa једнака (54 – 224) (mod 360) = 190 итд. <br />
теорема<br />
Нека m(xOy) означава меру угла xOy. Тада:<br />
1. aOb ≅ cOd акко m(aOb) = m(cOd);<br />
2. aOb < cOd акко m(aOb) < m(cOd);<br />
3. aOb + bOc = aOc акко m(aOb) + m(bOc) = m(aOc).<br />
Уобичајено да се угао и његова мера означавају на исти начин и да једнакост<br />
p 1<br />
O 1<br />
q 1<br />
= p 2<br />
O 2<br />
q 2<br />
значи да су мере углова p 1<br />
O 1<br />
q 1<br />
и p 2<br />
O 2<br />
q 2<br />
једнаке. Ослањајући се на<br />
овај договор, имамо следећу еквиваленцију<br />
p 1<br />
O 1<br />
q 1<br />
= p 2<br />
O 2<br />
q 2<br />
p 1<br />
O 1<br />
q 1<br />
≅ p 2<br />
O 2<br />
q 2<br />
.<br />
Како одредити меру угла помоћу шестара?<br />
Величину датог (нацртаног) угла можемо приближно одредити помоћу<br />
шестара. На пример, нека је дат угао aOb. Произвољним отвором шестара<br />
конструишемо кружницу <strong>са</strong> центром у тачки O. Нека су A и B тачке у којима<br />
краци Oa и Ob секу ову кружницу. Сада почев од тачке A преносимо тетиву<br />
AB све док врх игле шестара не дође поново у тачку A или јој не буде веома<br />
близу (тада прекидамо поступак не конструишући одговарајућу тачку).<br />
Током конструкције бројимо колико смо пута обишли круг и колико смо пута<br />
пренели тетиву.<br />
Ако смо круг обишли n пута и <strong>за</strong> то време m пута пренели тетиву AB, онда је<br />
мера траженог угла приближно једнака<br />
aOb ≈ 360° ∙ n<br />
m .<br />
Ову формулу једноставно изводимо из „једнакости” m ∙ aOb ≈ 360° ∙ n, која је<br />
очигледно тачна јер смо преношењем тетиве дати угао увећали m пута и при<br />
том смо круг обишли n пута, што значи да је мера одговарајућег угла 360° ∙ n.<br />
218<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Размера дужи<br />
А<br />
Две подударне дужи имају једнаке дужине, без обзира на јединицу мере којом су<br />
мерене. Ако су дужине две дужи једнаке <strong>за</strong> неку јединицу мере, онда су дужине те<br />
две дужи једнаке <strong>за</strong> било коју јединицу мере. Аналогно тврђење важи и <strong>за</strong> размере<br />
две дужи.<br />
Ако је позитиван реалан број r мерни број дужине дужи AB мерене јединицом<br />
мере CD, пишемо AB = rCD или AB : CD = r, а број r називамо и размером<br />
дужи AB и CD.<br />
Није тешко уочити да је <strong>за</strong> било које две дужи AB и CD, размера AB : CD једнака<br />
размери мерних бројева те две дужи |AB| : |CD|, <strong>за</strong> било који избор јединице мере.<br />
Размера две дужи може бити било који позитиван реалан број. Ако је размера<br />
дужи рационалан број, кажемо да су те дужи <strong>са</strong>мерљиве. Ако је ирационалан<br />
број, онда су дужи не<strong>са</strong>мерљиве.<br />
дефиниција<br />
Посебно, ако је<br />
AB = 1CD, краће<br />
пишемо AB = CD. Треба<br />
приметити да је AB = CD<br />
<strong>за</strong>право еквивалентно<br />
<strong>са</strong> AB ≅ CD.<br />
Уколико су неке дужи AB и CD <strong>са</strong>мерљиве, онда постоји јединица мере IJ <strong>за</strong> коју су<br />
мерни бројеви дужина дужи AB и CD природни бројеви, то јест важи AB = mIJ и<br />
CD = nIJ <strong>за</strong> неке m, n N. Тада је AB : CD = m/n.<br />
CD = 2 3 AB<br />
јединица<br />
мере<br />
A<br />
C<br />
AB<br />
3<br />
CD<br />
2<br />
D<br />
B<br />
AB<br />
3 = CD<br />
2<br />
AB<br />
CD = 3 2<br />
2AB = 3CD<br />
2AB<br />
3CD<br />
AB = 3 2 CD<br />
Из једнакости AB : CD = m : n, m, n N, <strong>за</strong>кључујемо:<br />
• AB = m n CD, ако је CD јединица мере, онда је мерни број дужи AB једнак m n ;<br />
• CD = n m AB, ако је AB јединица мере, онда је мерни број дужи CD једнак n m ;<br />
• AB<br />
m = CD , тј. m-ти део дужи AB једнак је n-том делу дужи CD;<br />
n<br />
• nAB = mCD, дуж која је n пута дужа од AB једнака је дужи која је m пута дужа од<br />
CD.<br />
1. Задатак<br />
Нека је PQ : RS = 5 : 4. Одреди мерни број дужи:<br />
а) PQ ако је RS јединица мере; б) RS ако је PQ јединица мере.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
219
8<br />
1<br />
2 57648 9<br />
Подела дужи у<br />
размери m : n, m, n N<br />
Подела дужи у датој размери m : n, m, n N, <strong>за</strong>снована је на следећој теореми.<br />
теорема<br />
Паралелне праве a, b, c и d секу праву p редом у тачкама A, B, C и D, а праву p 1<br />
у тачкама A 1<br />
, B 1<br />
, C 1<br />
и D 1<br />
. Ако је AB ≅ CD, онда је A 1<br />
B 1<br />
≅ C 1<br />
D 1<br />
.<br />
p<br />
p 1<br />
A B C<br />
p a b c<br />
d<br />
D<br />
p 1<br />
A B C D<br />
1 1<br />
1 1<br />
b c<br />
d<br />
D<br />
a<br />
A B C<br />
B'<br />
D'<br />
A1<br />
B C D<br />
1 1 1<br />
Доказ. Уколико је p || p 1<br />
, теорема је последица основних особина<br />
паралелограма.<br />
Размотримо случај када p и p 1<br />
нису паралелне праве. Конструишимо кроз<br />
A 1<br />
и C 1<br />
праве паралелне <strong>са</strong> p, и означимо B’ пресек праве кроз A 1<br />
и праве<br />
b, а D’ пресек праве кроз C 1<br />
и праве d. Једноставно се <strong>за</strong>кључује да је<br />
A 1<br />
B’ ≅ C 1<br />
D’.<br />
Према теореми о угловима <strong>са</strong> паралелним крацима, B’A 1<br />
B 1<br />
≅ D’C 1<br />
D<br />
и A 1<br />
B’B 1<br />
≅ C 1<br />
D’D 1<br />
. Применом става подударности УСУ, долазимо до<br />
жељеног <strong>за</strong>кључка.<br />
A 1<br />
B’ ≅ C 1<br />
D’<br />
B’A 1<br />
B 1<br />
≅ D’C 1<br />
D 1<br />
A 1<br />
B’B 1<br />
≅ C 1<br />
D’D 1<br />
УСУ<br />
∆A 1<br />
B’B 1<br />
≅ ∆C 1<br />
D’D 1<br />
A 1<br />
B 1<br />
≅ C 1<br />
D 1<br />
■<br />
Пример 1.<br />
Поделимо дату дуж на пет подударних делова. Конструкцију чине следећи кораци:<br />
1. кроз један крај дужи AB, на пример A, конструишемо произвољну праву која не<br />
<strong>са</strong>држи дату дуж, <strong>за</strong>тим<br />
2. на тој правој одредимо тачке A 1<br />
, A 2<br />
, A 3<br />
, A 4<br />
и A 5<br />
тако да је<br />
AA 1<br />
≅ A 1<br />
A 2<br />
≅ A 2<br />
A 3<br />
≅ A 3<br />
A 4<br />
≅ A 4<br />
A 5<br />
, и на крају<br />
3. конструишемо праву A 5<br />
B и праве кроз A 1<br />
, A 2<br />
, A 3<br />
и A 4<br />
паралелне <strong>са</strong> A 5<br />
B; ове<br />
четири праве деле AB на пет подударних делова. <br />
A<br />
AP : PB = 2 : 3<br />
P<br />
AQ : QB = 3 : 2<br />
Q<br />
X 1<br />
X 2<br />
X 3<br />
x<br />
X 4<br />
X 5<br />
Пример 2.<br />
Поделимо дуж AB у размери 2 : 3, односно одредимо тачку P дужи AB такву да је<br />
AP<br />
PB = 2 3 .<br />
B<br />
Најпре дуж делимо на 5 једнаких делова: конструишемо полуправу Ax и<br />
на њој одређујемо тачке X 1<br />
, X 2<br />
, X 3<br />
, X 4<br />
, X 5<br />
такве да је<br />
AX 1<br />
≅ X 1<br />
X 2<br />
≅ X 2<br />
X 3<br />
≅ X 3<br />
X 4<br />
≅ X 4<br />
X 5<br />
. Права кроз X 2<br />
паралелна <strong>са</strong> BX 5<br />
сече AB у<br />
траженој тачки P:<br />
AP<br />
PB = AX 2<br />
= 2 X 2<br />
X 5<br />
3 .<br />
На слици лево одређена је и тачка Q дужи AB таква да је AQ : QB = 3 : 2. <br />
220<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Сличност<br />
Централно место овог поглавља <strong>за</strong>узима тврђење које је међу <strong>први</strong>ма <strong>за</strong>пазио<br />
и примењивао чувени старогрчки математичар Талес. Специјалан случај тог<br />
тврђења изводимо као последицу претходне теореме.<br />
Нека су p и p 1<br />
било које две праве и t нека њихова трансвер<strong>за</strong>ла. На правој p<br />
дате су тачке A, B, C, D такве да је AB : CD = m : n, m, n N. Ако праве a, b, c, d<br />
које <strong>са</strong>држе редом тачке A, B, C, D и паралелне су <strong>са</strong> t секу праву p 1<br />
у тачкама<br />
A 1<br />
, B 1<br />
, C 1<br />
, D 1<br />
, онда је A 1<br />
B 1<br />
: C 1<br />
D 1<br />
= m : n.<br />
теорема<br />
Доказ. Претпоставимо да је AB : CD = m : n, m, n N.<br />
Поделимо дуж AB на m једнаких делова, а дуж CD на n<br />
једнаких делова. Из AB : CD = m : n, следи да је AB<br />
m = CD n .<br />
Када кроз подеоне тачке дужи AB и дужи CD<br />
конструишемо праве паралелне <strong>са</strong> t, добијамо поделу дужи<br />
A 1<br />
B 1<br />
на m једнаких делова и поделу дужи C 1<br />
D 1<br />
на n једнаких<br />
делова. Из једнакости AB<br />
m = CD n<br />
да је A 1B 1<br />
m = C 1D 1<br />
n<br />
. Дакле, A B : C D = m : n. ■<br />
1 1 1 1<br />
и претходне теореме следи<br />
a b c d<br />
t<br />
p<br />
A B C D<br />
A<br />
B<br />
p 1 1<br />
1<br />
C<br />
1<br />
D<br />
1<br />
2.<br />
Задатак<br />
Дуж AB подељена је на 10 једнаких делова. На основу слике десно (p || q || r)<br />
одреди размеру:<br />
1) PS<br />
SQ ;<br />
PQ<br />
2)<br />
QR ;<br />
PS<br />
3)<br />
QR ;<br />
PR<br />
4)<br />
SQ .<br />
A<br />
P<br />
p<br />
S<br />
Q<br />
q<br />
R<br />
B<br />
r<br />
Претходно тврђење је тачно и у општем случају, када се изостави претпоставка о<br />
<strong>са</strong>мерљивости дужи. Доказ тог општег тврђења изостављамо.<br />
Нека су p и p 1<br />
било које две праве, t нека њихова трансвер<strong>за</strong>ла и<br />
A, B, C, D тачке праве p. Праве a, b, c, d које <strong>са</strong>држе редом тачке<br />
A, B, C, D и паралелне су <strong>са</strong> t секу праву p 1<br />
у тачкама<br />
A 1<br />
, B 1<br />
, C 1<br />
, D 1<br />
. Ако <strong>за</strong> неки реалан број k важи AB : CD = k,<br />
онда је A 1<br />
B 1<br />
: C 1<br />
D 1<br />
= k.<br />
d<br />
kx<br />
x B C D<br />
t a b c<br />
A<br />
p<br />
p 1 A 1<br />
y B1<br />
C1 ky D1<br />
3.<br />
Задатак<br />
На основу слике десно (a || b || c || d) одреди размеру:<br />
1) AB<br />
BC ; AB<br />
2)<br />
BD ; AC<br />
3)<br />
CD ; AD<br />
4)<br />
BC .<br />
A<br />
B<br />
C<br />
a<br />
D<br />
b c d<br />
2 0 1 2<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
221
А<br />
Талесова теорема<br />
Ако су размере два пара дужи једнаке, кажемо да је један пар дужи<br />
пропорционалан другом пару.<br />
Приликом проучавања пропорционалних дужи користимо особине пропорција о<br />
коме је било речи у поглављу Пропорционалност.<br />
C D<br />
A B<br />
p<br />
a b c d<br />
p<br />
1<br />
1<br />
D 1<br />
AB<br />
CD = A B 1 1<br />
C 1<br />
D 1<br />
Последњу теорему <strong>са</strong> претходне стране можемо формули<strong>са</strong>ти и на следећи начин.<br />
Међусобно паралелне праве a, b, c, d секу праве p и p 1<br />
редом у A, B, C, D,<br />
односно A 1<br />
, B 1<br />
, C 1<br />
, D 1<br />
. Тада је AB : CD = A 1<br />
B 1<br />
: C 1<br />
D 1<br />
.<br />
1. Задатак<br />
На основу података датих на слици одреди<br />
дужине дужи означених знаком питања.<br />
A B1 C1<br />
O<br />
У <strong>за</strong>дацима често<br />
наводимо <strong>са</strong>мо мерни<br />
број дужине дужи<br />
изостављајући јединицу<br />
мере.<br />
Изводимо неке једноставне последице претходне теореме које се често користе<br />
при решавању <strong><strong>за</strong>датака</strong>.<br />
Нека се праве p и p 1<br />
секу се у тачки O. Паралелне праве a и b секу праву p у<br />
тачкама A и B, а праву p 1<br />
у тачкама A 1<br />
и B 1<br />
(слике испод).<br />
Из AB<br />
CD = A B 1 1 следи<br />
C 1<br />
D 1<br />
AB<br />
= CD и<br />
A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
D 1<br />
a<br />
A<br />
b<br />
B<br />
p<br />
a<br />
A 1<br />
O<br />
b<br />
B<br />
p<br />
C 1<br />
D 1<br />
CD = A 1 B 1<br />
AB .<br />
A 1<br />
B 1<br />
p<br />
A<br />
B p 1 1 1<br />
222<br />
Тада је OA<br />
OA 1<br />
= OB<br />
OB 1<br />
= AB<br />
A 1<br />
B 1<br />
. Наведене једнакости једноставно следе из претходне<br />
теореме и чињенице да унутрашњи, одн. спољашњи чланови пропорције могу<br />
<strong>за</strong>менити места.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Сличност<br />
Праве p и p 1<br />
секу се у тачки O. Паралелне праве a и b секу праву p у тачкама A<br />
и B, а праву p 1<br />
у тачкама A 1<br />
и B 1<br />
. Тада је OA<br />
OB = OA 1<br />
= AA 1.<br />
OB 1<br />
BB 1<br />
Доказ. Једнакост OA<br />
OB = OA 1<br />
је директна последица претходне теореме.<br />
OB 1<br />
Остаје још да покажемо да је и AA 1<br />
једнако овим размерама. Нека је p’ права кроз<br />
BB 1<br />
B 1<br />
паралелна <strong>са</strong> p. Нека је B’ пресек праве p’ и праве a.<br />
Тада паралелне праве p и p’ секу праве a и p 1<br />
, па према претходној теореми следи<br />
да су дужи <strong>са</strong> праве a пропорционалне одговарајућим дужима <strong>са</strong> праве<br />
O<br />
p 1<br />
: OA 1<br />
= AA 1<br />
OB 1<br />
AB’ . Како је AB’ ≅ BB , доказ је <strong>за</strong>вршен. ■<br />
1<br />
2. Задатак<br />
На основу података датих на слици одреди дужину дужи x.<br />
1) (p || q || r) 2) (p || q) 3) (p || q) 4) (p || q)<br />
5 6<br />
6<br />
p<br />
q<br />
Пример 3.<br />
x<br />
r<br />
4<br />
p<br />
5 6<br />
x<br />
q<br />
4 6<br />
Талесова теорема и њене последице нам омогућавају да конструктивно „множимо”<br />
и „делимо” дужи. Прецизније, ако је дата јединица мере, конструи<strong>са</strong>ћемо дуж чија<br />
је дужина једнака производу, односно количнику дужина неке две дате дужи.<br />
q<br />
x<br />
p<br />
3<br />
5<br />
x<br />
3<br />
p<br />
6<br />
q<br />
Талесова теорема<br />
A<br />
A<br />
O<br />
a<br />
A 1<br />
a<br />
A 1<br />
B'<br />
O<br />
a<br />
A<br />
A 1<br />
O<br />
a<br />
A<br />
A 1<br />
B'<br />
b<br />
B p<br />
B<br />
p 1 1<br />
b<br />
B p<br />
B 1<br />
p'<br />
p 1<br />
b<br />
B p<br />
p<br />
B 1 1<br />
b<br />
B p<br />
p'<br />
B p 1 1<br />
<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
223
Б<br />
Применом Талесове теореме изводимо познату особину множења вектора<br />
реалним бројем.<br />
За сваки реалан број k и све векторе x и y тачна је једнакост<br />
k(x + y ) = kx + ky .<br />
Доказ. Разматрамо <strong>са</strong>мо случај када су вектори x и y неколинеарни и k ≠ 0.<br />
Претпоставимо да је k > 0.<br />
И<strong>за</strong>беримо произвољно тачку O. Нека је X јединствена тачка таква да је x = OX ,<br />
а Y јединствена тачка да је y = XY . Тада је OY = x + y (сликa десно). Нека је даље<br />
X’ тачка таква да је kx = OX’ . Тачке X и X’ су колинеарне <strong>са</strong> O и налазе се <strong>са</strong><br />
исте стране тачке O. Нека је Y’ пресек полуправе OY и праве кроз X’ паралелнe<br />
<strong>са</strong> правом XY. Приметимо да су и тачке Y и Y’ <strong>са</strong> исте стране тачке O. Према<br />
Талесовој теореми имамо да је<br />
OX’<br />
OX = OY’<br />
OY = X’Y’<br />
XY .<br />
Како је OX’<br />
OX<br />
X’Y’<br />
= k, биће и<br />
XY = OY’ = k, одакле следи да је<br />
OY<br />
X’Y’ = kXY = ky као и OY’ = kOY = k(x + y ).<br />
Пошто је и OY’ = OX’ + X’Y’ = kx + ky , тражена једнакост је дока<strong>за</strong>на.<br />
Аналогно се поступа у случају када је k < 0. ■<br />
Талесова теорема често се формулише и у тзв. векторском облику. Размера<br />
усмерених дужи AB и CD у ознаци AB , дефинише се <strong>са</strong>мо у случају када су<br />
CD<br />
те дужи истог правца, тј. када су колинеарне. У том случају, размера AB<br />
CD je<br />
јединствен број k такав да је AB = kCD . Наравно, размера две усмерене дужи може<br />
бити и позитиван и негативан број.<br />
Векторски облик<br />
Талесове теореме<br />
Праве p и p 1<br />
секу се у тачки O. Паралелне праве a и b секу праву p у тачкама A<br />
и B, а праву p 1<br />
у тачкама A 1<br />
и B 1<br />
. Тада је<br />
OA<br />
OB = OA 1<br />
= AA 1<br />
.<br />
OB 1<br />
BB 1<br />
224<br />
O<br />
a<br />
A<br />
A 1<br />
b<br />
B p<br />
B 1<br />
a<br />
A 1<br />
p<br />
p A<br />
B 1 1<br />
1<br />
O<br />
b<br />
B p<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Хомотетија<br />
А<br />
Нека је O фиксирана тачка равни π и k неки реалан број различит од нуле.<br />
Хомотетија равни π <strong>са</strong> центром O и коефицијентом k је пресликавање<br />
H O,k<br />
: ππ, које свакој тачки X равни π додељује тачку X' исте равни<br />
такву да је OX' = kOX .<br />
дефиниција<br />
Хомотетија се назива<br />
и перспективна<br />
сличност.<br />
Користећи конструкцију поделе дужи на једнаке делове, једноставно се<br />
конструише слика било које тачке X хомотетијом H O,k<br />
чији је коефицијент k<br />
рационалан број.<br />
Заиста, ако је k = ± m/n, m, n N, дуж OX треба поделити на n једнаких делова, а<br />
<strong>за</strong>тим почевши од O надове<strong>за</strong>ти m добијених делова <strong>са</strong> оне стране <strong>са</strong> које је тачка<br />
X, уколико је k = m/n, односно <strong>са</strong> супротне стране, ако је k = –m/n.<br />
1.<br />
Задатак<br />
Дате су три колинеарне тачке A, B и C такве да је A – B – C и AB : BC = 4 : 7. Одреди<br />
коефицијент k хомотетије H B,k<br />
ако је H B,k<br />
(A) = C.<br />
2.<br />
Задатак<br />
На слици десно су конструи<strong>са</strong>не слике неколико тачака хомотетијом H .<br />
На основу овог примера, покушај да изведеш неке опште <strong>за</strong>кључке.<br />
1) Одреди размере A'B' : AB, B'C' : BC, B'D' : BD.<br />
2) Да ли се хомотетијом колинеарне тачке пресликавају у колинеарне тачке?<br />
3) Да ли се праве AB и A'B' секу? А праве BD и B'D'? Образложи одговорe.<br />
4) Упореди BAD и B'A'D'. Упореди и било који други пар одговарајућих<br />
углова. Образложи одговор.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
225
8<br />
1<br />
2 57648 9<br />
теорема<br />
Ако је H O,k<br />
(X) = X' и H O,k<br />
(Y) = Y', онда је X'Y' = kXY .<br />
Доказ. Из H O,k<br />
(X) = X' и H O,k<br />
(Y) = Y' следи да је OX' = kOX и<br />
OY' = kOY . Како је X'Y' = OY' – OX' , имамо да је<br />
X'Y' = OY' – OX' = kOY – kOX = k(OY – OX ) = kXY . ■<br />
теорема<br />
Ако је X – Y – Z и H O,k<br />
(X) = X', H O,k<br />
(Y) = Y' и H O,k<br />
(Z) = Z', онда је X' – Y' – Z'.<br />
Доказ. Из X – Y – Z следи XY + YZ = XZ. Према претходној теореми<br />
имамо да је X'Y' = kXY, Y'Z' = kYZ и X'Z' = kXZ.<br />
Дакле, X'Z' = k(XY + YZ) = X'Y' + Y'Z', одакле следи да је Y' између тачака<br />
X' и Z', што је и требало дока<strong>за</strong>ти. ■<br />
теорема<br />
Из дока<strong>за</strong>них особина следе следећа тврђења.<br />
• Хомотетија дуж пресликава у дуж: ако је H O,k<br />
(A) = A' и H O,k<br />
(B) = B', онда је<br />
H O,k<br />
(AB) = A'B';<br />
• Хомотетија праву пресликава у паралелну праву: ако су A и B две тачке праве<br />
p и ако је H O,k<br />
(A) = A' и H O,k<br />
(B) = B', онда је H O,k<br />
(p) = p', при чему је p' права<br />
одређена тачкама A' и B' и p || p'.<br />
дефиниција<br />
Слика фигуре Φ хомотетијом H O,k<br />
је фигура Φ' = H O,k<br />
(Φ) = {H O,k<br />
(X) | X Φ}.<br />
На основу ових особина и теореме о угловима <strong>са</strong> паралелним крацима долазимо и<br />
до следећег <strong>за</strong>кључка.<br />
Хомотетијом се угао пресликава у подударан угао.<br />
226<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Сличност<br />
Пример 1.<br />
Конструкција слике неке фигуре датом хомотетијом се може знатно<br />
поједноставити ако се користе и општа својства хомотетије. Посебно је корисна<br />
примена тврђења да се права хомотетијом пресликава у паралелну праву.<br />
На слици испод конструктивно је одређена слика ∆ABC хомотетијом H O,–<br />
,<br />
H O,–<br />
(∆ABC) = ∆A'B'C'.<br />
Приметите да је довољно наћи слику <strong>са</strong>мо једног<br />
темена, на пример H O,–<br />
(A) = A'. Слике B' и C'<br />
преостала два темена су пресеци правих OB и OC<br />
<strong>са</strong> правама кроз A' које су паралелне <strong>са</strong> AB и AC. <br />
Запажања која смо користили у претходном примеру можемо уопштити. Наиме,<br />
ако знамо центар хомотетије и слику X' једне тачке X (при чему наравно тачке O, X<br />
и X' морају бити колинеарне), онда можемо одредити слику било које друге тачке<br />
том хомотетијом (конструкција је прика<strong>за</strong>на на сликама испод). Коефицијент<br />
овако одређене хомотетије је размера k = OX' : OX . Приметите да ако желимо да<br />
одредимо слику тачке U која је колинеарна <strong>са</strong> O, X и X' (слика доле десно), морамо<br />
најпре да одредимо слику неке „помоћне” тачке која није колинеарна <strong>са</strong> наведеним<br />
тачкама.<br />
Хомотетија је<br />
потпуно одређена<br />
ако је познат њен<br />
центар O и слика X'<br />
једне тачке X.<br />
3.<br />
4.<br />
Задатак<br />
Произвољно и<strong>за</strong>бери три колинеарне тачке O, X и X' тако да је X – O – X'. Ако је<br />
H O,k<br />
хомотетија таква да је H O,k<br />
(X) = X', конструиши тачку H O,k<br />
(T), ако је тачка T<br />
нека тачка која:<br />
1) није колинеарна <strong>са</strong> O, X и X';<br />
2) јесте колинеарна <strong>са</strong> O, X и X'.<br />
Задатак<br />
Пресликај произвољан ∆ABC хомотетијом H A,<br />
.<br />
Упутство. Погледај слику десно.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
227
В<br />
5. Задатак<br />
Дате су две произвољне дужи AB и CD и две тачке O и X. Конструиши тачку<br />
H O,k<br />
(X) ако је k = AB : CD.<br />
Упутство. Нацртај произвољну полуправу Op која не <strong>са</strong>држи X, а <strong>за</strong>тим на њој<br />
одреди тачке Y и Y' тако да је OY ≅ CD и OY' ≅ AB.<br />
Пример 2.<br />
Тачка X je хомотетијом H O,k<br />
пресликана у тачку X'. Дакле,<br />
k = OX' : OX .<br />
На претходој страни је објашњено како се конструише слика<br />
произвољне тачке при овако <strong>за</strong>датој хомотетији.<br />
Конструишимо <strong>са</strong>да H O,<br />
(A), при чему је A произвољна тачка. Да<br />
бисмо извели тражену конструкцију, довољно је знати слику бар<br />
једне тачке при овој хомотетији. Није тешко <strong>за</strong>кључити да је<br />
H O,<br />
(X') = X. <br />
Подсећамо да слику<br />
неке тачке X при<br />
трансформацији<br />
A B одређујемо<br />
тако што прво<br />
одредимо B(X), а<br />
<strong>за</strong>тим и слику те<br />
тачке при A.<br />
Наводимо неке опште једнакости у вези <strong>са</strong> композицијама хомотетија <strong>са</strong><br />
<strong>за</strong>једничким центром.<br />
1. H O,k<br />
H O,l<br />
= H O,l ∙ k<br />
;<br />
2. H O,k<br />
H O,<br />
= E (E је коинциденција: сваку тачку пресликава у себе);<br />
3. H O,k<br />
H O,l<br />
= H O,l<br />
H O,k<br />
Пример 3.<br />
На крају овог одељка, користећи се хомотетијом,<br />
пока<strong>за</strong>ћемо неке <strong>за</strong>нимљиве везе међу значајним<br />
тачкама троугла. Нека је T тежиште ∆ABC, а A', B' и<br />
C' средишта страница BC, CA и AB. Према теореми о<br />
тежишту троугла (страна 161), <strong>за</strong>кључујемо да је<br />
H T,–<br />
(∆ABC) = ∆A'B'C', па се ортоцентар H троугла ABC<br />
пресликава у ортоцентар ∆A'B'C'. Међутим, ортоцентар<br />
∆A'B'C' je истовремено и центар O опи<strong>са</strong>не кружнице<br />
∆ABC.<br />
Дакле, имамо да је H – T – O и HT = 2TO.<br />
Права која <strong>са</strong>држи H, T и O назива се Ојлерова права.<br />
Опи<strong>са</strong>ни круг око ∆A'B'C', чији је центар O' = H T,–<br />
(O),<br />
назива се и Ојлеров круг, али и круг девет тачака јер<br />
<strong>са</strong>држи средишта све три странице ∆ABC, подножја све<br />
три висине овог троугла, као и средишта дужи AH, BH и<br />
CH. <br />
228<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Сличност<br />
А<br />
Изометрије и хомотетије су специјални случајеви трансформација сличности.<br />
Нека је k позитиван реалан број. Сличност равни π <strong>са</strong> коефицијентом<br />
k је функција P k<br />
: ππ таква да <strong>за</strong> сваке две тачке A и B равни π,<br />
ако је P k<br />
(A) = A' и P k<br />
(B) = B', онда је A'B' = kAB.<br />
дефиниција<br />
• Свака изометрија неке равни је сличност те равни <strong>са</strong> коефицијентом 1;<br />
• Свака хомотетија H O,k<br />
неке равни је сличност те равни <strong>са</strong> коефицијентом |k|.<br />
теорема<br />
Пример 1.<br />
Није тешко уочити да су композиције изометрије и хомотетије трансформације<br />
сличности. Тако, ако је дата нека права s и нека тачка O, тада је трансформација<br />
H O, – 2<br />
S s<br />
сличност <strong>са</strong> коефицијентом 2.<br />
Испоставља се да сваку сличност можемо представити као композицију неке<br />
изометрије и неке хомотетије.<br />
<br />
Свака сличност се може представити као композиција<br />
неке изометрије и неке хомотетије.<br />
теорема<br />
о разлагању сличности<br />
Извуцимо најважније последице.<br />
Нека је P k<br />
сличност равни <strong>са</strong> коефицијентом k.<br />
1. Ако је A – B – C и P k<br />
(A) = A', P k<br />
(B) = B' и P k<br />
(C) = C', онда је A' – B' – C'.<br />
2. Ако је AB ≅ CD и P k<br />
(A) = A', P k<br />
(B) = B', P k<br />
(C) = C' и P k<br />
(D) = D', онда је<br />
A'B' ≅ C'D'.<br />
3. Ако је P k<br />
(A) = A', P k<br />
(B) = B', P k<br />
(C) = C' и P k<br />
(D) = D', онда је AB : CD = A'B' : C'D'.<br />
последица<br />
Све што „чувају” и<br />
изометрије и хомотетије,<br />
„чувају” и сличности.<br />
Општа дефиниција сличности две фигуре аналогна је општој дефиницији<br />
подударности две фигуре.<br />
Две фигуре Φ и Ψ су сличне, у ознаци Φ ~ Ψ, ако постоји сличност P,<br />
која пресликава Φ на Ψ, то јест ако је P(Φ) = Ψ.<br />
општа дефиниција<br />
сличности фигура<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
229
8<br />
1<br />
2 57648 9<br />
Иако се димензије (величине) два слична објекта могу доста разликовати, оно што<br />
им даје исти облик јесу <strong>са</strong>чуване размере између било које две дужи.<br />
Када треба направити било који велики објекат (зграду, мост, аутомобил итд.),<br />
веома је корисно прво конструи<strong>са</strong>ти умањен модел тог објекта који му је сличан у<br />
математичком смислу. Наравно, да би модел имао исти облик, као што ће га имати<br />
изграђени објекат, довољно је „<strong>са</strong>чувати” размере.<br />
Ако су два троугла слична, онда један од тих троуглова изгледа као умањена,<br />
односно увећана верзија другог. Углови једног троугла једнаки су угловима другог<br />
троугла, а парови одговарајућих страница су пропорционални. Притом, страница<br />
једног троугла одговара страници другог ако се налазе наспрам истих углова,<br />
односно ако на сваку од њих належу исти углови.<br />
AB = c A<br />
A<br />
1<br />
B 1<br />
= c 1<br />
= kc<br />
c b<br />
BC = a · k B 1<br />
C 1<br />
= a 1<br />
= ka<br />
b 1<br />
A 1<br />
B<br />
a<br />
CA = b<br />
C<br />
c 1<br />
a 1<br />
C 1<br />
A 1<br />
= b 1<br />
= kb<br />
B 1<br />
C 1<br />
Као и у случају подударности, доказивање сличности троуглова знатно олакшавају<br />
ставови сличности које ћемо у наставку дока<strong>за</strong>ти.<br />
Први став сличности<br />
Два троугла су слична ако су две странице једног троугла пропорционалне<br />
двема страницама другог троугла и углови <strong>за</strong>хваћени тим страницама су<br />
подударни.<br />
AB : AC = A’B’ : A’C’<br />
CAB ≅ C’A’B’<br />
∆ABC ∼ ∆A’B’C’<br />
Доказ. Нека су ABC и A’B’C’ троуглови такви да је<br />
A’B’ : AB = A’C’ : AC = k и CAB ≅ C’A’B’.<br />
Нека је H A, k<br />
(B) = B 1<br />
и H A, k<br />
(C) = C 1<br />
. Другим речима, на<br />
полуправама AB и AC, одредимо тачке B 1<br />
и C 1<br />
такве да је<br />
AB 1<br />
= kAB и AC 1<br />
= kAC и AC 1<br />
≅ A’C’. Дакле,<br />
H A, k<br />
(∆ABC) = ∆AB 1<br />
C 1<br />
.<br />
Према ставу подударности СУС, ∆AB 1<br />
C 1<br />
≅ ∆A’B’C’. Самим тим, постоји<br />
изометрија I таква да је I(∆AB 1<br />
C 1<br />
) = ∆A’B’C’. Дакле, I H A, k<br />
(∆ABC) = ∆A’B’C’.<br />
Како је I H A, k<br />
трансформација сличности, <strong>за</strong>кључујемо да је ∆ABC ∼ ∆A’B’C’. ■<br />
230<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Сличност<br />
Два троугла су слична ако су два угла једног троугла подударна одговарајућим<br />
угловима другог троугла.<br />
CAB ≅ C’A’B’<br />
ABC ≅ A’B’C’<br />
∆ABC ∼ ∆A’B’C’<br />
Други став сличности<br />
Доказ. Нека су ABC и A’B’C’ троуглови такви да је CAB ≅ C’A’B’ и<br />
ABC ≅ A’B’C’. Према теореми о збиру углова у троуглу,<br />
<strong>за</strong>кључујемо да је и BCA ≅ B’C’A’.<br />
Нека је A’B’ : AB = k, H A, k<br />
(B) = B 1<br />
и H A, k<br />
(C) = C 1<br />
. Дакле,<br />
H A, k<br />
(∆ABC) = ∆AB 1<br />
C 1<br />
. Тада је AB 1<br />
≅ A’B’ и ABC ≅ AB 1<br />
C 1<br />
≅ A’B’C’,<br />
па је, према ставу подударности УСУ, ∆AB 1<br />
C 1<br />
≅ ∆A’B’C’. Самим тим,<br />
постоји изометрија I таква да је I(∆AB 1<br />
C 1<br />
) = ∆A’B’C’.<br />
Као и у доказу претходне теореме, сличност P = I H A, k<br />
пресликава<br />
∆ABC у ∆A’B’C’, па су ови троуглови слични. ■<br />
A<br />
B<br />
C<br />
B<br />
C<br />
1 1<br />
B'<br />
C'<br />
A'<br />
Два троугла су слична ако су сваке две странице једног троугла<br />
пропорционалне одговарајућем пару страница другог троугла.<br />
AB<br />
A’B’ = BC<br />
B’C’ = CA ∼ ∆ABC ∼ ∆A’B’C’<br />
C’A’<br />
Трећи став сличности<br />
Доказ. Нека су ABC и A’B’C’ троуглови такви да је<br />
A’B’ : AB = BC : B’C’ = A’C’ : AC = k.<br />
Нека је H A, k<br />
(B) = B 1<br />
и H A, k<br />
(C) = C 1<br />
. Дакле, H A, k<br />
(∆ABC) = ∆AB 1<br />
C 1<br />
.<br />
Права се хомотетијом пресликава у паралелну праву,<br />
што значи да је BC || B 1<br />
C 1<br />
. Према Талесовој теореми,<br />
B 1<br />
C 1<br />
= kBC.<br />
Применом става подударности ССС <strong>за</strong>кључујемо да је ∆AB 1<br />
C 1<br />
≅ ∆A’B’C’,<br />
па постоји изометрија I таква да је I(∆AB 1<br />
C 1<br />
) = ∆A’B’C’. Дакле,<br />
I H A, k<br />
(∆ABC) = ∆A’B’C’. Како је I H A, k<br />
трансформација сличности,<br />
<strong>за</strong>кључујемо да је ∆ABC ∼ ∆A’B’C’. ■<br />
Без дока<strong>за</strong> наводимо и четврти став сличности.<br />
Два троугла су слична ако су две странице једног троугла пропорционалне<br />
двема страницама другог троугла и ако су углови наспрам две од ових<br />
одговарајућих страница подударни, а углови наспрам друге две одговарајуће<br />
странице су или оба оштра, оба права или оба тупа.<br />
Четврти став сличности<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
231
8<br />
1<br />
2 57648 9<br />
1. Задатак<br />
Нека су α, β и γ мере углова троугла чије су странице 6, 3<br />
и 5 (слика десно).<br />
Докажи да је сваки од троуглова прика<strong>за</strong>них на слици<br />
испод сличан датом троуглу, а <strong>за</strong>тим одреди непознате<br />
дужине страница, као и непознате углове (тј. да ли су<br />
једнаки α, β или γ).<br />
F<br />
R<br />
X<br />
Y<br />
D<br />
E<br />
Z<br />
M<br />
U<br />
K<br />
L P Q<br />
V<br />
W<br />
Пример 1.<br />
Сматра се да је Талес примењујући други став сличности одређивао<br />
висине египатских пирамида мерећи њихове сенке. Наравно, ова идеја је<br />
универ<strong>за</strong>лна и може се применити на било које предмете.<br />
Претпоставимо да је штап дужине 1,5 m вертикално постављен у односу на<br />
тло и да је његова сенка дугачка 0,8 m. Истовремено, сенка дрвета дугачка<br />
је 2,4 m. Применом другог става сличности једноставно одређујемо висину<br />
дрвета.<br />
Штап и дрво <strong>са</strong> својим сенкама образују два правоугла троугла који имају<br />
исте оштре углове. Дакле, ови правоугли троуглови су слични, па су им<br />
одговарајуће странице пропорционалне. Из једнакости<br />
1,5<br />
0,8 = x<br />
2,4<br />
налазимо да је x = 4,5, односно да је висина дрвета 4,5 m. <br />
2. Задатак<br />
Одреди висину стуба ако је дужина његове сенке 2 m и истовремено је 50 cm<br />
дугачка сенка човека високог 180 cm.<br />
232<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Б<br />
У поглављу Подударност применом ставова подударности дока<strong>за</strong>ли смо велики<br />
број особина равних фигура. Ставови сличности су такође веома корисне<br />
теореме <strong>са</strong> великом применом у геометрији. Наредне две теореме представљају<br />
илустрацију примене другог става сличности.<br />
Симетрала унутрашњег угла троугла дели наспрамну страницу на дужи које<br />
су пропорционалне другим двема страницама. Прецизније, ако је D пресек<br />
странице AB и симетрале угла код темена C троугла ABC, онда је AD<br />
DB = AC<br />
CB .<br />
(Обратите пажњу на распоред чланова пропорције.)<br />
теорема<br />
Доказ. Нека је a права кроз A паралелна <strong>са</strong> BC и E пресек праве a <strong>са</strong><br />
симетралом угла код темена C. Према теореми о наизменичним угловима,<br />
имамо да је DAE ≅ DBC и DEA ≅ DCB. Према другом ставу сличности,<br />
<strong>за</strong>кључујемо да је ∆AED ~ ∆BCD, одакле следи да је<br />
AD<br />
AE = DB AD<br />
, тј.<br />
CB DB = AE<br />
CB .<br />
Остаје још да докажемо да је AE ≅ AC.<br />
Пошто је DEA ≅ DCB и DCA ≅ DCB (јер CD полови угао код темена C),<br />
следи да је DEA ≅ DCA, па је ∆AEC једнакокраки и важи AE ≅ AC. ■<br />
Производи страница и одговарајућих висина неког троугла су једнаки.<br />
Прецизније, <strong>за</strong> произвољан ∆ABC важи ah a<br />
= bh b<br />
= ch c<br />
.<br />
теорема<br />
Доказ. Дока<strong>за</strong>ћемо да је ah a<br />
= bh b<br />
у случају да је угао код темена C<br />
оштар (ако је овај угао прав, једнакост тривијално важи, а ако је<br />
туп, доказ је аналоган оном који следи, па га препуштамо вама).<br />
Нека су A' и B' подножја висина из темена A и B троугла ABC.<br />
Троуглови BCB' и ACA' су слични јер су правоугли (<strong>са</strong> правим<br />
угловима код темена B' и A') и имају <strong>за</strong>једнички оштар угао код<br />
темена C. Из ове сличности следи жељена једнакост:<br />
BC<br />
BB' = AC , то јест BC ∙ AA' = AC ∙ BB'. Приметимо да смо једнакост<br />
AA'<br />
производа страница и одговарајућих висина дока<strong>за</strong>ли без<br />
позивања на познате формуле <strong>за</strong> површину троугла. ■<br />
3. Задатак<br />
Троуглови ABC и A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
су слични. Ако је k коефицијент сличности,<br />
a P и P 1<br />
редом површине троуглова ∆ABC и ∆A 1<br />
B 1<br />
C 1<br />
, докажи да је P : P 1<br />
= k 2 .<br />
Упутство. Примени познату формулу <strong>за</strong> израчунавање површине троугла и<br />
претходну теорему.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
233
8<br />
А<br />
Примене ставова сличности<br />
Применом сличности на правоугли троугао дока<strong>за</strong>ћемо Питагорину теорему о<br />
чијој важности не треба много говорити. Најпре доказујемо неке „помоћне” и<br />
такође важне једнакости у вези <strong>са</strong> дужима правоуглог троугла.<br />
теорема о одсечцима које<br />
висина гради на хипотенузи<br />
Нека је ABC произвољан правоугли троугао <strong>са</strong> правим углом код темена C и<br />
D подножје висине из C на хипотенузу AB. Тада су тачне једнакости:<br />
AC 2 = AB ∙ AD, BC 2 = AB ∙ DB, CD 2 = AD ∙ DB.<br />
Доказ. Да бисмо поједноставили <strong>за</strong>пис, користићемо ознаке као на слици лево, уз<br />
напомену да <strong>са</strong> c означавамо хипотенузу AB. Тада је c = p + q.<br />
Троуглови ABC и ACD су правоугли и имају исти угао у темену A.<br />
Дакле, ΔABC ~ ΔACD, па је<br />
c<br />
b = b p = a h c<br />
,<br />
одакле следи једна од једнакости коју треба дока<strong>за</strong>ти b 2 = cp.<br />
Троуглови ABC и CBD су правоугли и имају исти угао у темену B. Даклe,<br />
ΔABC ~ ΔCBD, па је<br />
c<br />
a = a q = b h c<br />
,<br />
одакле следи да је a 2 = cq.<br />
Из претходне две сличности следи и да је ΔACD ~ ΔCBD, па је<br />
h c<br />
q = p h c<br />
= b a ,<br />
то јест h c<br />
2<br />
= pq. ■<br />
Претходна теорема се може формули<strong>са</strong>ти и на следећи начин, који је<br />
једноставнији <strong>за</strong> памћење.<br />
Катета правоуглог троугла је геометријска средина хипотенузе и суседног<br />
одсечка који на хипотенузи гради њена висина.<br />
Висина која одговара хипотенузи је геометријска средина одсечка које она<br />
гради на хипотенузи.<br />
Питагорина теорема<br />
Квадрат хипотенузе једнак је збиру квадрата катета.<br />
Доказ. Користећи ознаке као у доказу претходне теореме, из једнакости a 2 = cq и<br />
b 2 = cp, <strong>за</strong>једно <strong>са</strong> c = p + q добијамо a 2 + b 2 = cq + cp = c(p + q) = c 2 . ■<br />
234<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Сличност<br />
Ако је AC 2 + BC 2 = AB 2 , онда је троугао ABC правоугли<br />
<strong>са</strong> правим углом у темену C.<br />
обрат Питагорине теореме<br />
Доказ. Нека је ABC троугао такав да је<br />
AC 2 + BC 2 = AB 2 .<br />
Ако је ∆A'B'C' произвољан правоугли<br />
троугао такав да је A'C' ≅ AC и<br />
B'C' ≅ BC, онда је према Питагориној<br />
теореми A'C' 2 + B'C' 2 = A'B' 2 , па је и<br />
A'B' ≅ AB.<br />
Према ставу подударности ССС, имамо да је ΔABC ≅ ΔA'B'C', одакле следи<br />
ACB ≅ A'C'B', што значи да је у ΔABC угао код темена C прав. ■<br />
Пример 1.<br />
Чињеница да је квадрат висине која одговара<br />
хипотенузи једнак производу одсечака које та<br />
висина гради на хипотенузи омогућава нам да<br />
једноставно конструишемо геометријску средину<br />
√x ∙ y две дате дужи x и y.<br />
Ако су x и y<br />
позитивни бројеви,<br />
број √x ∙ y је<br />
геометријска средина<br />
ових бројева.<br />
Ако конструишемо и аритметичку средину<br />
(x + y)/2, онда постаје очигледна неједнакост<br />
√x ∙ y ≤ x + y<br />
2 ,<br />
као и чињеница да једнакост важи ако и <strong>са</strong>мо ако<br />
је x = y. <br />
1. Задатак<br />
Нека су a и b катете, c хипотену<strong>за</strong>, h висина над хипотенузом и p и q одсечци<br />
на које ова висина дели хипотенузу, при чему одсечак p има <strong>за</strong>једничко теме <strong>са</strong><br />
катетом b, а одсечак q <strong>са</strong> катетом a.<br />
1) Ако је b = 8 cm и c = 10 cm, одреди a, h, p и q.<br />
2) Ако је a = 12 cm и b = 5 cm, одреди c, h, p и q.<br />
3) Ако је b = 25 cm и p = 20 cm, одреди a, c, h и q.<br />
4) Ако је a = 8 cm и h = 4,8 cm, одреди b, c, p и q.<br />
5) Ако је p = 16 cm и q = 9 cm, одреди a, b, c и h.<br />
6) Ако је h = 6 cm и p = 14,4 cm, одреди a, b, c и q.<br />
7) Ако је c = 5 cm и h = 2 cm, одреди a, b, p и q.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
235
В<br />
теорема<br />
Нека је k произвољна кружница. Тада је <strong>за</strong> сваку тачку P равни кружнице и<br />
сваку праву a која <strong>са</strong>држи P и сече кружницу k у тачкама A 1<br />
и A 2<br />
производ<br />
PA 1<br />
∙ PA 2<br />
константан.<br />
Доказ. Размотрићемо три случаја.<br />
1. случај. Тачка P припада унутрашњости кружнице k.<br />
Нека су a и b праве које <strong>са</strong>држе тачку P и секу кружницу k у тачкама A 1<br />
и A 2<br />
(права<br />
a), односно B 1<br />
и B 2<br />
(права b), као што је прика<strong>за</strong>но на слици лево.<br />
Довољно је дока<strong>за</strong>ти да је PA 1<br />
∙ PA 2<br />
= PB 1<br />
∙ PB 2<br />
.<br />
Посматрајмо ∆A 1<br />
PB 1<br />
и ∆B 2<br />
PA 2<br />
. Ови троуглови су слични према другом ставу<br />
сличности (Зашто?). Из ∆A 1<br />
PB 1<br />
~ ∆B 2<br />
PA 2<br />
следи да је PA 1<br />
: PB 1<br />
= PB 2<br />
: PA 2<br />
, одакле<br />
добијамо и тражену једнакост PA 1<br />
∙ PA 2<br />
= PB 1<br />
∙ PB 2<br />
.<br />
2. случај. Тачка P припада спољашњости кружнице k.<br />
Нека су a и b праве које <strong>са</strong>држе тачку P и секу кружницу k у тачкама A 1<br />
и A 2<br />
(права a), односно B 1<br />
и B 2<br />
(права b), као што је прика<strong>за</strong>но на слици<br />
лево.<br />
Посматрајмо ∆A 1<br />
PB 2<br />
и ∆B 1<br />
PA 2<br />
. Ови троуглови су слични према другом<br />
ставу сличности (Зашто?). Из ∆A 1<br />
PB 2<br />
~ ∆B 1<br />
PA 2<br />
следи да је<br />
PA 1<br />
: PB 2<br />
= PB 1<br />
: PA 2<br />
. Из последње једнакости добијамо једнакост<br />
PA 1<br />
∙ PA 2<br />
= PB 1<br />
∙ PB 2<br />
.<br />
3. случај. Тачка P припада кружници k.<br />
Овај случај је једноставан јер тада је тачка P једна од пресечних тачака кружнице<br />
k и било које праве кроз P, то јест P = A 1<br />
, па је у овом случају посматрани производ<br />
једнак нули. ■<br />
последица<br />
Ако је a права која <strong>са</strong>држи тачку P и сече кружницу k у тачкама A 1<br />
и A 2<br />
, а t<br />
тангента кроз P која додирује кружницу k у тачки T, онда је PA 1<br />
∙ PA 2<br />
= PT 2 .<br />
Доказ. Посматрајмо ∆A 1<br />
PT и ∆TPA 2<br />
(слика десно).<br />
Ови троуглови су слични према другом ставу<br />
сличности (Зашто?). Из ∆A 1<br />
PT ~ ∆TPA 2<br />
следи да је<br />
PA 1<br />
: PT = PT : PA 2<br />
, а одавде и тражена једнакост. ■<br />
дефиниција<br />
Ако је k кружница и P тачка у њеној равни, тада се производ дужи од тачке P<br />
до тачака пресека било које сечице кроз P <strong>са</strong> кружницом k назива потенција<br />
тачке P у односу на кружницу k.<br />
236<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Задаци<br />
Мерење дужи и углова<br />
Размера дужи<br />
4)<br />
PQ<br />
QR ; 5)<br />
AP<br />
AR .<br />
4)<br />
OS<br />
ST ;<br />
PS<br />
8)<br />
ST .<br />
1. Нека је U средиште дужи AB и V средиште дужи BC. Ако је A – B – C, изрази<br />
дужину дужи UV у <strong>за</strong>висности од дужина дужи AB и BC.<br />
2. Нека је S средиште дужи AB. Ако је C тачка таква да је A – B – C, докажи да је<br />
AC + BC<br />
SC = .<br />
2<br />
3. Ако је S средиште дужи AB и C тачка таква да је A – C – B, изрази дужину дужи<br />
SC у <strong>за</strong>висности од дужина дужи AC и BC.<br />
4. На основу података <strong>са</strong> слике, одреди углове троугла ABC (p || AB).<br />
5. Нека je t трансвер<strong>за</strong>ла правих a и b. На основу података датих на слици, утврди<br />
да ли су праве a и b паралелне или не. У случају да нису паралелне, одреди <strong>са</strong><br />
које стране праве t се секу и под којим углом.<br />
6. Поређај по величини углове и странице ∆ABC ако је α = 35° и γ = 50°.<br />
7. Нацртај произвољну дуж и подели је у размери: 1) 2 : 5; 2) 1 : 3; 3) 3 : 4.<br />
8. На основу слике десно (дуж AB је подељена на 10 једнаких делова, p || q || r)<br />
одреди размеру:<br />
1) AP<br />
PR ;<br />
2)<br />
AQ<br />
QR ;<br />
3)<br />
AP<br />
PQ ;<br />
9. На основу слике десно (дуж AB је подељена на 60 једнаких<br />
делова, p || q || r || s || t) одреди размеру:<br />
1) OP<br />
OR ;<br />
5) RQ<br />
QP ;<br />
2)<br />
OP<br />
OT ;<br />
ST<br />
6)<br />
RQ ;<br />
3)<br />
OR<br />
OS ;<br />
PR<br />
7)<br />
RS ;<br />
A<br />
a<br />
P<br />
Q<br />
p q r<br />
A<br />
A<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
A<br />
R<br />
p<br />
P<br />
O<br />
Сличност<br />
q<br />
Q<br />
s<br />
S<br />
t<br />
r<br />
R<br />
B<br />
T<br />
B<br />
237
8<br />
1<br />
2 57648 9<br />
10. На основу података датих на слици испод (a || b || c || d) одреди x, y и z.<br />
A<br />
Талесова теорема<br />
11. На основу података датих на сликама одреди дужине дужи означених знаком<br />
питања.<br />
1) 2) 3)<br />
12. На основу података <strong>са</strong> слике (BD || EG) одреди x, y и z.<br />
13. Ако је BC || DE и CD || EF, на основу података <strong>са</strong> слике лево одреди DF.<br />
14. Докажи да пресечна тачка дијагонала трапе<strong>за</strong> дели обе дијагонале на дужи које<br />
су пропорционалне основицама.<br />
15. На краку Op дате су тачке A, B и C, а на<br />
краку Oq тачке D и E такве да је AD || BE и<br />
BD || CE. Докажи да је OB 2 = OA ∙ OC<br />
238<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Сличност<br />
16. И<strong>за</strong>бери произвољно јединицу мере и две дужи a и b. Конструиши <strong>за</strong>тим<br />
дужи:<br />
1) a 2 ; 2) 1 a ; 3) a + b<br />
a 2 ; 4) a b + b a .<br />
17. Дате су три дужи a, b и c. Кoнструиши дуж x тако да је:<br />
1) a : b = c : x; 2) a : b = x : c.<br />
A<br />
18. Дате су тачке A и B и две дужи m и n које нису подударне. Конструиши тачке C<br />
и D колинеарне <strong>са</strong> датим тачкама тако да је AC : BC = AD : BD = m : n.<br />
19. Нека су A и B две дате тачке и m и n дате неподударне дужи. Докажи да скуп<br />
свих тачака P таквих да је PA : PB = m : n представља кружницу.<br />
Упутство. Ако су C и D тачке праве AB такве да је<br />
AC : BC = AD : BD = m : n (види претходни <strong>за</strong>датак), онда је скуп свих<br />
тачака P таквих да је PA : PB = m : n кружница над пречником CD.<br />
Потребно је дока<strong>за</strong>ти да:<br />
1) свака тачка која <strong>за</strong>довољава једнакост PA : PB = m : n припада<br />
поменутој кружници (конструиши кроз B праве BM и BN такве да<br />
је BM || PD и BN || PC, при чему M и N припадају правој AP),<br />
2) свака тачка ове кружнице <strong>за</strong>довољава тражену једнакост<br />
(конструиши кроз B праву паралелну <strong>са</strong> AP и означи <strong>са</strong> M и N<br />
пресеке ове праве <strong>са</strong> дужима PC и PD).<br />
В<br />
Тачке C и D деле дуж AB у датој<br />
размери m : n, при чему једна од<br />
њих припада дужи AB (унутрашња<br />
подела), а друга је ван дужи AB<br />
(спољашња подела). Каже се да<br />
је пар тачака A, B хармонијски<br />
спрегнут <strong>са</strong> паром тачака C, D и<br />
пише се H(A, B; C, D).<br />
Кружница из<br />
<strong>за</strong>датка 10. назива<br />
се Аполонијева<br />
кружница и често се<br />
обележава <strong>са</strong> A.<br />
20. Конструиши троугао ABC ако је дато c и γ тако да размера страница a и b буде<br />
једнака размери датих дужи m и n.<br />
Хомотетија<br />
21. Дат је троугао ABC. Конструиши слике овог троугла следећим хомотетијама:<br />
1) H A, – 2<br />
; 2) H B,<br />
; 3) H T, –<br />
;<br />
при чему је T тежиште троугла ABC.<br />
A<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
239
8<br />
1<br />
2 57648 9<br />
Б<br />
A<br />
22. Дат је једнакостраничан троугао ABC и у његовој унутрашњости тачка P.<br />
Докажи да тачке симетричне тачки P у односу на средишта страница датог<br />
троугла образују једнакостраничан троугао.<br />
23. У унутрашњости конвексног угла aSb дата је тачка P. Конструиши кружницу<br />
која додирује краке датог угла и <strong>са</strong>држи дату тачку P.<br />
24. Конструиши троугао ABC, ако је дато:<br />
1) α, β, t c<br />
; 2) α, β, h c<br />
.<br />
Сличност<br />
25. На слици лево су прика<strong>за</strong>на два троугла ABC и PQR. Које од<br />
следећих једнакости су тачне?<br />
1) AC<br />
AB = PQ AC<br />
; 2)<br />
PR AB = RP AC<br />
; 3)<br />
RQ AB = RQ<br />
RP ;<br />
4) AC<br />
AB = QP BC<br />
; 5)<br />
QR BA = PR BC<br />
; 6)<br />
PQ BA = PQ CA<br />
; 7)<br />
PR CB = PQ<br />
PR .<br />
26. Да ли је троугао чије су странице 3 cm, 4 cm и 6 cm сличан троуглу<br />
чије су странице 4,8 cm, 3,6 cm и 7,2 cm?<br />
27. Ако два једнакокрака троугла имају једнаке углове при врху, докажи да су та<br />
два троугла слична.<br />
28. Угао при врху C једнакокраког троугла ABC је 36°. Симетрала угла ABC сече<br />
крак AC у тачки D. Докажи да је ∆DAB ∆ABC.<br />
29. Ако су AA' и BB' висине оштроуглог троугла ABC, докажи да је<br />
∆ABC ∆A'B'C.<br />
30. Нека су ∆ABC и ∆A'B'C' два троугла таква да је AB<br />
A'B' = AC<br />
A'C' = CD при чему су D<br />
C'D'<br />
и D' средишта дужи AB и A'B'. Докажи да је ∆ABC ∆A'B'C'.<br />
31. У унутрашњости троугла ABC дате су тачке P, Q и R као што је<br />
прика<strong>за</strong>но на слици лево. На основу датих података одреди дужине<br />
дужи PQ и PR.<br />
Б<br />
32. Полупречник кружнице опи<strong>са</strong>не око троугла ABC је R. Ако је a = BC, b = CA,<br />
h c<br />
= CC', при чему је CC' висина из C, докажи да је ab = 2Rh c<br />
.<br />
Напомена. Тачне су и једнакости bc = 2Rh a<br />
и ca = 2Rh b<br />
.<br />
33. Симетрала угла CAB троугла ABC сече страницу BC у тачки D. Права која<br />
<strong>са</strong>држи D и паралелна је <strong>са</strong> AC сече страницу AB у E. Права која <strong>са</strong>држи E и<br />
паралелна је <strong>са</strong> BC сече AC у F. Докажи да је EA ≅ FC.<br />
240<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Сличност<br />
Примене ставова сличности<br />
34. Дате су дужи a и g, при чему је a ≥ g. Конструиши дужи x и y тако да a буде<br />
њихова аритметичка средина, а g геометријска.<br />
A<br />
35. Докажи да је од две тетиве кружнице већа она која је ближа центру.<br />
36. Дате су две дужи a и b, при чему је a > b. Конструиши дужи √a 2 + b 2 и √a 2 – b 2 .<br />
37. Дата је дуж a. Конструиши дужи √2a, √3a, √5a.<br />
38. Нека је D пресек хипотенузе AB и симетрале правог угла у темену C правоуглог<br />
троугла ABC и нека су E и F подножја нормала из D на катете CA и CB. Докажи<br />
да је четвороугао CEDF квадрат и одреди страницу тог квадрата у <strong>за</strong>висности<br />
од катета CB = a и CA = b.<br />
Б<br />
39. У тачки T кружнице k(O, r) конструи<strong>са</strong>на је тангента t. Ако су a и b било које<br />
две паралелне тангенте на k(O, r) које секу t у тачкама A и B, докажи да је<br />
TA ∙ TB = r 2 .<br />
40. Нека је c најдужа страница ∆ABC.<br />
1) Ако је ∆ABC оштроугли, докажи да је c 2 < a 2 + b 2 .<br />
2) Ако је ∆ABC тупоугли, докажи да је c 2 > a 2 + b 2 .<br />
41. Нека су a, b и c дужине страница BC, CA и AB троугла ABC, а t a<br />
, t b<br />
и t c<br />
дужине<br />
тежишних дужи AA', BB' и CC'. Докажи да је t a<br />
= 1 2 √2b2 + 2c 2 – a 2 ,<br />
t b<br />
= 1 2 √2c2 + 2a 2 – b 2 , t c<br />
= 1 2 √2a2 + 2b 2 – c 2 .<br />
42. У равни правоугаоника ABCD дата је тачка M. Докажи да је<br />
MA 2 + MC 2 = MB 2 + MD 2 .<br />
Упутство. Примени претходни <strong>за</strong>датак.<br />
43. Изрази дужине страница троугла ABC у <strong>за</strong>висности од дужина њених<br />
тежишних линија.<br />
44. Докажи да је троугао ABC правоугли (<strong>са</strong> хипотенузом c) акко је t a<br />
2<br />
+ t b<br />
2<br />
= 5t c2<br />
.<br />
45. Ако је H ортоцентар троугла ABC, a A', B' и C' подножја висина из темена A, B и<br />
C, докажи да је HA ∙ HA' = HB ∙ HB' = HC ∙ HC'.<br />
46. Конструиши кружницу k која <strong>са</strong>држи две различите дате тачке A и B и<br />
додирује дату праву t.<br />
Упутство. Разликуј случајеве када је AB || t и када се праве AB и t секу.<br />
47. Дате су праве c и t и тачка A. Конструиши кружницу k која <strong>са</strong>држи тачку A и<br />
додирује дату праву t тако да њен центар припада датој правој c.<br />
В<br />
48. Ако је P тачка која припада спољашњости кружнице k(O,r), докажи да је<br />
потенција ове тачке у односу на дату кружницу једнака PO 2 – r 2 .<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
241
8<br />
1<br />
2 57648 9<br />
49. Дата je дуж AB. Докажи да је AZ : ZB = AB : AZ,<br />
ако је Z тачка дужи AB конструи<strong>са</strong>на<br />
на слици десно.<br />
Напомена: Подела дужи таква да је однос<br />
већег према мањем делу једнак односу целе<br />
дужи према већем делу назива се подела по<br />
златном пресеку.<br />
50. Угао при врху C једнакокраког троугла ABC је 36°. Симетрала угла ABC сече<br />
крак AC у тачки D. Докажи да тачка D дели крак AC по златном пресеку, при<br />
чему је дужи одсечак подударан основици.<br />
Птоломејева теорема<br />
51. У дату кружницу k(O, R) упиши правилан:<br />
1) десетоугао; 2) петоугао.<br />
52. Докажи да је производ дијагонала тетивног четвороугла једнак збиру<br />
производа наспрамних страница. (Другим речима, ако је ABCD тетивни<br />
четвороугао, онда је AC ∙ BD = AB ∙ CD + BC ∙ DA.)<br />
Упутство. Уочи тачку E на дијагонали AC тако да је ADE ≅ BDC. Докажи<br />
<strong>за</strong>тим да је ∆ADE ∆BDC и ∆CDE ∆BDA.<br />
242<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
ЛИНЕАРНЕ ЈЕДНАЧИНЕ,<br />
НЕЈЕДНАЧИНЕ И СИСТЕМИ<br />
Линеарни изрази и једначине правих (244)<br />
А Линеарни изрази и линеарна <strong>за</strong>висност величина; графичко<br />
представљање линеарне <strong>за</strong>висности; једначине правих (244)<br />
Линеарне једначине <strong>са</strong> једном непознатом (248)<br />
А Еквивалентне трансформације и решавање линеарних једначина<br />
<strong>са</strong> једном непознатом; примене линеарних једначина; решавање<br />
једностанијих једначина које се своде на линеарне (248)<br />
В Једначине <strong>са</strong> параметрима (252)<br />
Линеарне неједначине <strong>са</strong> једном непознатом (254)<br />
А Еквивалентне трансформације и решавање линеарних неједначина<br />
<strong>са</strong> једном непознатом; примене линеарних неједначина; решавање<br />
једноставнијих неједначина које се своде на линеарне (254)<br />
Б Једначине <strong>са</strong> апсолутним вредностима (259)<br />
В Неједначине <strong>са</strong> апсолутним вредностима; неједначине <strong>са</strong> параметрима<br />
(260)<br />
Системи линеарних једначина (261)<br />
А Еквивалентне трансформације и решавање система линеарних<br />
једначина <strong>са</strong> две и више непознатих (261)<br />
В Системи линеарних једначина <strong>са</strong> параметрима (264)<br />
Линеарне функције (265)<br />
Б Основне особине линеарних функција (265)<br />
В Графици и особине функција <strong>са</strong> апсолутним вредностима (267)<br />
y = 5x + 5<br />
y<br />
16<br />
15<br />
14<br />
13<br />
12<br />
11<br />
10<br />
9<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
–2 –1 0 1 2 x<br />
–1<br />
–2<br />
–3<br />
–4<br />
–5<br />
–6<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
A<br />
Линеарни изрази и једначине правих<br />
Директна пропорционалност, коју смо разматрали у поглављу Пропорционалност,<br />
јесте врста <strong>за</strong>висности коју описујемо изразом kx, <strong>за</strong> неку константу k и<br />
променљиву x. У овој лекцији разматраћемо једноставна уопштења директне<br />
пропорционалности.<br />
Пример 1.<br />
На дну посуде је отвор из кога истиче 0,25 l воде у минуту. Ако у почетном<br />
тренутку у посуди има 2 l воде и из отвора истиче вода, пронађимо <strong>за</strong>висност<br />
између <strong>за</strong>премине преостале воде и протеклог времена.<br />
Ако је протекло t минута од почетног<br />
тренутка, онда је <strong>за</strong> то време истекло<br />
0,25 ∙ t литара воде. Пошто је у посуди<br />
у почетном тренутку било 2 l воде, ако<br />
<strong>са</strong> V(t) означимо <strong>за</strong>премину преостале<br />
воде после t минута, онда је<br />
V(t) = 2 – 0,25 t.<br />
Приметимо да вредности V(t) имају смисла <strong>са</strong>мо ако је 0 ≤ t ≤ 8. <br />
Пример 2.<br />
Претпоставимо <strong>са</strong>да да се у суд, у који може да стане 3 l воде, улива вода<br />
равномерном брзином од 0,25 l у минуту. Ако је на почетку пуњења у суду већ<br />
било 0,5 l воде, одредимо <strong>за</strong>премину V(t) воде у посуди после t минута.<br />
Након t минута у суд ће се улити 0,25 ∙ t литара воде, што значи да је<br />
V(t) = 0,5 + 0,25t.<br />
На слици десно је дат график ове<br />
<strong>за</strong>висности. График је део праве<br />
V = 0,5 + 0,25t.<br />
Како у суд може да стане највише 3 l<br />
воде, <strong>за</strong>кључујемо да су дозвољене<br />
вредности <strong>за</strong> t у интервалу [0,10], тј. да<br />
је 0 ≤ t ≤ 10. <br />
244<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Линеарне једначине, неједначине и системи<br />
Изрази којима смо описивали <strong>за</strong>висности у претходним примерима су изрази<br />
првог степена <strong>са</strong> једном променљивом. Целе алгебарске изразе <strong>са</strong> једном<br />
променљивом чији је сређени облик првог степена називаћемо линеарним<br />
изразима.<br />
Сваки линеаран израз <strong>са</strong> променљивом x може се трансформи<strong>са</strong>ти у еквивалентан<br />
(сређен) израз облика kx + n где су k и n неке константе. Зато ћемо надаље у свим<br />
општим разматрањима подразумевати да су линеарни изрази дати у овом облику.<br />
Придев линеаран<br />
је реч латинског<br />
порекла (linearis) и<br />
описује нешто што<br />
има облик праве<br />
линије, нешто што се<br />
равномерно мења.<br />
Посебно истичемо да у општем случају нећемо ограничавати скуп дозвољених<br />
вредности <strong>за</strong> променљиву x, већ ћемо подразумевати да се променљивој x може<br />
доделити било који реалан број. Наравно, када буде било речи о практичним<br />
ситуацијама тада ћемо, ако је потребно, постављати одговарајућа ограничења (као у<br />
претходном примеру).<br />
Користећи термине који су уобичајени у применама, кажемо да величина y<br />
линеарно <strong>за</strong>виси од x ако су вредности y дефини<strong>са</strong>не линеарним изразом <strong>са</strong><br />
променљивом x, тј. ако је y = kx + n <strong>за</strong> неке константе k и n. График ове <strong>за</strong>висности<br />
је скуп свих тачака у координатном систему чије координате (x,y) <strong>за</strong>довољавају<br />
једнакост y = kx + n.<br />
Директна<br />
пропорционалност<br />
је специјалан случај<br />
линеарне <strong>за</strong>висности.<br />
Нека су k и n неке константе. Скуп свих тачака чије координате (x,y)<br />
<strong>за</strong>довољавају једнакост y = kx + n јесте права. Једнакост y = kx + n се назива<br />
једначином одговарајуће праве.<br />
теорема<br />
Зашто је график линеарне <strong>за</strong>висности права?<br />
Образложење ћемо дати уводећи неке додатне претпоставке које ће<br />
поједноставити одговор, али и поред тога, суштинске идеје дока<strong>за</strong> претходне<br />
теореме биће прика<strong>за</strong>не.<br />
Нека је y = kx, при чему је k позитивна константа. Посматрајмо скуп свих<br />
тачака (x,y) таквих да је x ≥ 0 и y = kx. Очигледно, координатни почетак O(0,0)<br />
припада овом скупу тачака. Нека су A 1<br />
(x 1<br />
,y 1<br />
) и A 2<br />
(x 2<br />
,y 2<br />
) било које две тачке овог<br />
скупа које су различите од координатног почетка. Докажимо да су тачке O, A 1<br />
и A 2<br />
колинеарне, тј. да припадају једној правој. Пошто тачке A 1<br />
и A 2<br />
припадају<br />
првом квадранту, довољно је дока<strong>за</strong>ти да је xOA 1<br />
≅ xOA 2<br />
.<br />
Ако уочимо тачке X 1<br />
(x 1<br />
,0) и X 2<br />
(x 2<br />
,0) полуправе<br />
Ox, жељена подударност углова следи из<br />
сличности троуглова OX 1<br />
A 1<br />
и OX 2<br />
A 2<br />
.<br />
OX 1<br />
: X 1<br />
A 1<br />
= OX 2<br />
: X 2<br />
A 2<br />
OX 1<br />
A 1<br />
≅ OX 2<br />
A 2<br />
∆OX 1<br />
A 1<br />
∆OX 2<br />
A 2<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
245
9<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Свака права је<br />
потпуно одређена<br />
двема својим тачкама.<br />
Да бисмо нацртали график неке линеарне <strong>за</strong>висности, довољно је наћи две тачке<br />
које му припадају, тј. наћи два пара одговарајућих величина.<br />
1.<br />
Задатак<br />
Нацртај праве чије су једначине:<br />
1) y = 2x – 1; 2) y = – 1 2 x + 3.<br />
2.<br />
Задатак<br />
Одреди једначину праве која <strong>са</strong>држи тачке<br />
A(–3,2) и B(3,–2).<br />
Истичемо неколико корисних <strong>за</strong>пажања<br />
(илустрованих на сликама десно) о правама<br />
које одређују једначине облика y = kx + n.<br />
Да бисмо поједноставили изражавање,<br />
пи<strong>са</strong>ћемо „права y = kx + n”<br />
уместо „права одређена једначином<br />
y = kx + n”. Број k називаћемо коефицијентом<br />
правца праве y = kx + n.<br />
• Права y = kx + n сече y-осу у тачки (0,n).<br />
• Праве које имају исти коефицијент правца<br />
су паралелне.<br />
• Ако је коефицијент правца праве<br />
позитиван, онда ова права <strong>за</strong>хвата оштар<br />
угао <strong>са</strong> позитивним смером x-осе.<br />
• Ако је коефицијент правца праве<br />
негативан, онда ова права <strong>за</strong>хвата туп угао<br />
<strong>са</strong> позитивним смером x-осе.<br />
• Ако је коефицијент правца праве једнак<br />
нули, онда је та права паралелна x-оси, тј.<br />
не сече је или јој је једнака. Специјално,<br />
једначина x-осе је y = 0.<br />
246<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Линеарне једначине, неједначине и системи<br />
Праве које су паралелне y-оси немају једначине облика y = kx + n.<br />
Једначине ових правих су облика<br />
x = m,<br />
где је m нека константа. Није тешко уочити да, на пример, једнакост<br />
x = 3 није облика y = kx + n, тј. да се не може добити ни <strong>за</strong> какав избор<br />
константи k и n.<br />
Са жељом да једначинама опишемо све праве рaвни, <strong>за</strong> општи<br />
облик једначине праве узимамо<br />
ax + by + c = 0,<br />
где су a, b и c неке константе, при чему константе a и b нису<br />
истовремено једнаке нули (a ≠ 0 или b ≠ 0, тј. a 2 + b 2 ≠ 0).<br />
Свака једначина облика<br />
ax + by + c = 0 (a 2 + b 2 ≠ 0)<br />
може се трансформи<strong>са</strong>ти или у једначину<br />
или у једначину<br />
y = – a b x – c , ако је b ≠ 0,<br />
b<br />
x = – c , ако је b = 0 (па мора бити a ≠ 0).<br />
a<br />
Свака права дели раван у којој се налази на две полуравни. Будући да смо<br />
једначинама опи<strong>са</strong>ли све праве у равни, поставља се питање како бисмо<br />
описивали полуравни. Општу идеју илустроваћемо у наредном примеру.<br />
Пример 3.<br />
Нека је дата права x + y – 1 = 0. Уочимо тачке A, B и C (види слику лево) једне<br />
од полуравни која је одређена датом правом. Координате (x,y) ових тачака<br />
<strong>за</strong>довољавају неједнакост x + y – 1 ≥ 0:<br />
A(–1,3): –1 + 3 – 1 = 1 ≥ 0, B(1,1): 1 + 1 – 1 = 1 ≥ 0 ...<br />
Заправо, координате свих тачака полуравни којој припадају уочене тачке<br />
<strong>за</strong>довољаваће неједнакост x + y – 1 ≥ 0, при чему једнакост важи <strong>за</strong> координате<br />
тачака које припадају датој правој.<br />
Координате тачака друге полуравни <strong>за</strong>довољавају неједнакост x + y – 1 ≤ 0.<br />
Ако посматрамо такозване отворене полуравни, тј. полуравни без граничних<br />
тачака, онда важе одговарајуће строге неједнакости. <br />
Полураван ax + by + c ≤ 0 цртамо тако што најпре нацртамо праву<br />
ax + by + c = 0, <strong>за</strong>тим и<strong>за</strong>беремо произвољну тачку P(x 0<br />
,y 0<br />
) која не припада овој правој<br />
и проверимо да ли је број ax 0<br />
+ by 0<br />
+ c позитиван или негативан. Ако је негативан,<br />
онда шрафирамо полураван којој ова тачка припада, а ако је позитиван, онда<br />
шрафирамо полураван којој тачка P не припада.<br />
Ако треба да нацртамо отворену полураван ax + by + c < 0, поступамо као у<br />
претходном случају, <strong>са</strong>мо што праву цртамо испрекиданим линијама истичући на<br />
тај начин да су тачке праве искључене.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
247
A<br />
Линеарне једначине <strong>са</strong> једном непознатом<br />
Пример 1.<br />
Подсетимо се поступка решавања линеарних једначина<br />
<strong>са</strong> једном непознатом. Без навођења детаља решићемо<br />
<strong>са</strong>свим једноставну једначину: 3x + 2 = 2x + 4.<br />
3x + 2 = 2x + 4 / – 2<br />
3x + 2 – 2 = 2x + 4 – 2<br />
3x = 2x + 2 / – 2x<br />
3x – 2x = 2x + 2 – 2x<br />
x = 2<br />
Дакле, решење дате једначине је број 2. То значи да <strong>за</strong>меном<br />
непознате x бројем 2 добијамо тачну једнакост.<br />
x x<br />
3 ∙ 2 + 2 = 2 ∙ 2 + 4<br />
На маргини је дата такозвана геометријска интерпретација дате једначине: у<br />
координатном систему су нацртане праве које репрезентују леву и десну страну<br />
дате једначине. <br />
Линеарне једначине <strong>са</strong> једном непознатом су специјални случајеви једначина<br />
облика<br />
L = D,<br />
при чему су L и D изрази у којима се појављује највише једна променљива.<br />
Решити једначину општег облика L(x) = D(x) (при чему ћемо дозволити да се<br />
можда x не појављује у неком од изра<strong>за</strong> L и D) значи пронаћи све реалне бројеве<br />
тако да су вредности изра<strong>за</strong> L(x) и D(x) исте када се променљивој x додели било<br />
који од нађених бројева. Сваки број c такав да је L(c) = D(c) назива се решење дате<br />
једначине.<br />
Пример 2.<br />
Једначине могу имати једно или више решења (чак бесконачно много), а има и<br />
оних које немају решења.<br />
Једначина x 2 = x има два решења: 0 и 1.<br />
Једначина 0 ∙ x = 2 нема решења (не постоји реалан број који бисмо помножили <strong>са</strong><br />
нулом и добили резултат 2).<br />
Једначина x 2 = –3 такође нема решења (јер је <strong>за</strong> сваки реалан број x тачна<br />
неједнакост x 2 ≥ 0.)<br />
Једначина 0 ∙ x = 0 има бесконачно много решења – сваки реалан број је решење ове<br />
једначине.<br />
Такође, сви реални бројеви су решења једначине x + 2 = 2 + x. <br />
248<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Линеарне једначине, неједначине и системи<br />
Две једначине су еквиваленте ако имају исти скуп решења. Ако су једначине<br />
L(x) = D(x) и L 1<br />
(x) = D 1<br />
(x) еквивалентне, онда je <strong>за</strong> сваки реалан број x тачна<br />
еквиваленција<br />
L(x) = D(x) L 1<br />
(x) = D 1<br />
(x).<br />
Поступак решавања једначина <strong>за</strong>снован је на такозваним еквивалентним<br />
трансформацијама којима се једначине преводе у еквивалентне једначине<br />
једноставнијег облика.<br />
Еквивалентне<br />
трансформације<br />
Ако су L(x) и D(x) цели алгебарски изрази, основне еквивалентнe<br />
трансформације базиране су на следећим oчигледним тврђењима.<br />
1. Једначине L(x) = D(x) и D(x) = L(x) су еквивалентне.<br />
2. Ако је L 1<br />
(x) цео алгебарски израз еквивалентан <strong>са</strong> L(x), а D 1<br />
(x) цео<br />
алгебарски израз еквивалентан <strong>са</strong> D(x), онда су једначине L(x) = D(x) и<br />
L 1<br />
(x) = D 1<br />
(x) еквивалентне.<br />
3. Ако је A(x) било који цео алгебарски израз, онда су једначине L(x) = D(x) и<br />
L(x) + A(x) = D(x) + A(x) еквивалентне.<br />
4. Ако је c било који реалан број различит од нуле, онда су једначине<br />
L(x) = D(x) и c ∙ L(x) = c ∙ D(x) еквивалентне.<br />
Трансформацијама<br />
2 и 3 добијамо<br />
еквиваленцију:<br />
L(x) = D(x)<br />
L(x) – D(x) = 0<br />
Пример 3.<br />
Илустроваћемо примену наведених еквивалентних трансформација решавањем<br />
једначине<br />
x – 2<br />
3<br />
6 ∙<br />
+ 2x – 1<br />
6<br />
x – 2<br />
3<br />
= 3x – 3x – 1<br />
2<br />
+ 2x – 1<br />
6<br />
x – 2<br />
3<br />
= 6 ∙ 3x – 3x – 1<br />
2<br />
+ 2x – 1<br />
6<br />
= 3x – 3x – 1 .<br />
2<br />
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [трансформација 4:<br />
L(x) = D(x) 6 ∙ L(x) = 6 ∙ D(x)]<br />
2(x – 2) + (2x – 1) = 6 ∙ 3x – 3(3x – 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .[трансформација 2]<br />
2x – 4 + 2x – 1 = 18x – 9x + 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .[трансформација 2]<br />
4x – 5 = 9x + 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .[трансформација 2]<br />
4x – 5 – 4x = 9x + 3 – 4x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [трансформација 3:<br />
L(x) = D(x) L(x) – 4x = D(x) – 4x]<br />
–5 = 5x + 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .[трансформација 2]<br />
–5 – 3 = 5x + 3 – 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [трансформација 3:<br />
L(x) = D(x) L(x) – 3 = D(x) – 3]<br />
–8 = 5x. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .[трансформација 2]<br />
5x = – 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .[трансформација 1]<br />
1 5 ∙ 5x = 1 ∙ (–8). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [трансформација 4:<br />
5 L(x) = D(x) 1/5 ∙ L(x) = 1/5 ∙ D(x)]<br />
x = – 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .[трансформација 2]<br />
5<br />
Дакле, једино решење дате једначине је број – 8 5 . <br />
При решавању<br />
једначина попут<br />
ове у примеру<br />
3. примењујемо<br />
еквивалентне<br />
трансформације тако<br />
да једначину сведемо<br />
на једначину облика<br />
x = a чије решење<br />
непосредно „читамо”.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
249
9<br />
2<br />
1 57648 9<br />
У ширем смислу сваку једначину облика L(x) = D(x) која се наведеним<br />
еквивалентним трансформацијама може свести на једначину облика<br />
ax = b,<br />
где су a и b неки реални бројеви, можемо сматрати линеарном једначином.<br />
Овај облик једначине називаћемо основним обликом линеарне једначине.<br />
Нека је дата једначина ax = b, где су a и b неке реалне константе.<br />
• Ако је a ≠ 0, једначина ax = b има једно решење и то је број b a .<br />
• Ако је a = 0 и b ≠ 0, једначина ax = b нема решења.<br />
• Ако је a = 0 и b = 0, сваки реалан број је решење једначине ax = b.<br />
Примене линеарних<br />
једначина<br />
Пример 4.<br />
Руски геолози су 1970. године <strong>за</strong>почели бушење једне велике рупе на полуострву<br />
Кола. Циљ је био достићи дубину од 15 km. Међутим, због температуре која је<br />
постајала све већа <strong>са</strong> повећањем дубине, пројекат је обустављен 1994. године на<br />
дубини од 12 km.<br />
На дубини од 3 km температура је 30°C. Научници су тада открили да се 3 km<br />
испод површине температура повећава <strong>за</strong> 2,5°C на сваких 100 m дубине.<br />
На колико километара дубине је температура 200°C?<br />
Означимо <strong>са</strong> x мерни број дубине изражене у километрима. Приметимо да се<br />
<strong>за</strong>конитост коју су научници открили односи на дубине веће од 3 km (и да ће<br />
очигледно бити x > 3). Пораст температуре од 2,5°C бележи се на сваких 100<br />
метара, а пошто један километар има 10 пута по 100 метара, добијамо следећу везу<br />
између дубине од x km, која није мања од 3 km, и температуре T на тој дубини:<br />
T = 30 + 2,5 ∙ 10 ∙ (x – 3).<br />
Дакле, да бисмо одговорили на постављено питање, треба решити једначину:<br />
200 = 30 + 2,5 ∙ 10 ∙ (x – 3).<br />
30 + 25(x – 3) = 200<br />
30 + 25x – 75 = 200<br />
25x – 45 = 200<br />
25x = 245<br />
x = 9,8<br />
Одговор: на дубини од 9,8 km температура је 200°C. <br />
1. Задатак<br />
Загарантована плата продавца је 32 750 динара. Међутим, ако током месеца прода<br />
робу у вредности од преко 100 000 динара, добија 8% на разлику између остварене<br />
суме и 100 000 динара. Колика је вредност робе коју продавац треба да прода<br />
током једног месеца да би примио плату од 50 000 динара?<br />
250<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Линеарне једначине, неједначине и системи<br />
Применом еквиваленције<br />
A(x) ∙ B(x) = 0 A(x) = 0B(x) = 0,<br />
решавање неких једначина које нису линеарне можемо свести на решавање две<br />
линеарне једначине.<br />
Једначине које се своде<br />
на линеарне<br />
Пример 5.<br />
Решимо једначину (2x – 1)(4x + 5) = 0.<br />
(2x – 1)(4x + 5) = 0<br />
2x – 1 = 04x + 5 = 0 x = 1 2 x = – 5 4<br />
Дакле, дата једначина има два решења – то су бројеви 1 2 и – 5 4 . <br />
Пример 6.<br />
Решимо једначину (x – 1)(x – 5) = 2(x – 1)(x – 3).<br />
(x – 1)(x – 5) = 2(x – 1)(x – 3)<br />
(x – 1)(x – 5) – 2(x – 1)(x – 3) = 0<br />
(x – 1)(x – 5 – 2(x – 3)) = 0<br />
(x – 1)(x – 5 – 2x + 6) = 0<br />
(x – 1)(– x + 1) = 0<br />
x – 1 = 0 – x + 1 = 0 x = 1x = 1 x = 1<br />
Дакле, дата једначина има једно решење – то је број 1. <br />
Приметимо да<br />
се једначина из<br />
примера 6. не сме<br />
„поделити” <strong>са</strong> x – 1.<br />
Зашто?<br />
Еквиваленција<br />
A(x)<br />
= 0 A(x) = 0B(x) ≠ 0<br />
B(x)<br />
се користи приликом решавања једначине која је „<strong>са</strong>стављена” од рационалних<br />
алгебарских изра<strong>за</strong>.<br />
Пример 7.<br />
Решимо једначину 1 – 1 x = 2<br />
x 2 – x – 2<br />
x – 1 .<br />
1 – 1 x = 2<br />
x 2 – x – 2<br />
x – 1 x – 1<br />
x<br />
(x – 1)2 – 2 + 2x<br />
x(x – 1)<br />
= 0 x2 – 2x + 1 – 2 + 2x<br />
x(x – 1)<br />
2<br />
–<br />
x(x – 1) + 2<br />
x – 1 = 0<br />
x<br />
<br />
2 – 1<br />
x(x – 1) = 0<br />
x 2 – 1 = 0x(x – 1) ≠ 0<br />
(x – 1)(x + 1) = 0x ≠ 0x ≠ 1<br />
(x – 1 = 0x + 1 = 0)x ≠ 0x ≠ 1<br />
(x = 1x = –1)x ≠ 0x ≠ 1<br />
(x = 1x ≠ 0x ≠ 1)(x = –1x ≠ 0x ≠ 1)<br />
⊥(x = –1x ≠ 0x ≠ 1) x = –1<br />
Дакле, једино решење дате једначине је број – 1. <br />
= 0<br />
ab = 0 a = 0b = 0<br />
ab ≠ 0 a ≠ 0b ≠ 0<br />
(pq)r (pr)(qr)<br />
⊥p p<br />
Пошто је тачна<br />
импликација<br />
x = –1 x ≠ 0x ≠ 1,<br />
имамо да је<br />
x = –1x ≠ 0x ≠ 1 <br />
x = –1<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
251
В<br />
Једначине <strong>са</strong><br />
параметрима<br />
λx = x + 2<br />
2x = x + 2<br />
–3x = x + 2<br />
– 1 2 x = x + 2<br />
–x = x + 2<br />
x = x + 2<br />
⋮<br />
Једначине <strong>са</strong> параметрима описују скуп једначина истог облика. На страни 250<br />
већ смо разматрали једну једначину <strong>са</strong> параметрима. Реч је о једначини ax = b у<br />
којој је x непозната, а a и b неке реалне константе. У теореми коју смо истакли<br />
на тој страни одређена су решења ове једначине при чему a и b нису били неки<br />
конкретни бројеви, већ су третирани као произвољни бројеви који <strong>за</strong>довољавају<br />
одређене услове.<br />
Имали смо три случаја која ћемо поновити:<br />
• ако је a ≠ 0, једначина ax = b има једно решење и то је број b a ;<br />
• ако је a = 0 и b ≠ 0, једначина ax = b нема решења;<br />
• ако је a = 0 и b = 0, сваки реалан број је решење једначине ax = b.<br />
Слична анали<strong>за</strong> се спроводи приликом разматрања линеарних једначина<br />
неког другог облика у којима се поред непознате појављују и слова – такозвани<br />
параметри, који могу узимати произвољне реалне вредности. Ако се параметрима<br />
доделе конкретне вредности, једначина <strong>са</strong> параметрима постаје „обична”<br />
једначина.<br />
Пример 8.<br />
Решимо једначину λx = x + 2 у којој је λ реалан параметар.<br />
Пре тога размотримо геометријску интерпретацију<br />
дате једначине.<br />
На слици десно је нацртана права y = x + 2 која<br />
одговара изразу <strong>са</strong> десне стране једначине, као и<br />
праве y = λx <strong>за</strong> разне вредности параметра λ<br />
(y = 2x, y = 3x, y = – 3x, y = – 2x итд.). Ове праве<br />
репрезентују леву страну једначине.<br />
Није тешко приметити да ће права y = x + 2 имати<br />
<strong>за</strong>једничких тачака <strong>са</strong> свим правама облика y = λx<br />
ако је λ ≠ 1. Насупрот томе, праве y = x + 2 и y = x<br />
немају <strong>за</strong>једничких тачака. Одавде <strong>за</strong>кључујемо да<br />
ће дата једначина имати јединствено решење ако је<br />
λ ≠ 1, a зa λ = 1 неће имати решења.<br />
До истог <strong>за</strong>кључка долазимо анализирајући дату једначину на следећи начин. Како<br />
је<br />
λx = x + 2 (λ – 1)x = 2,<br />
разликујемо два случаја:<br />
2<br />
• ако је λ ≠ 1, онда је x = и дата једначина има јединствено решење;<br />
λ – 1<br />
• ако је λ = 1, дата једначина се своди на 0 ∙ x = 2, па <strong>за</strong>кључујемо да нема решења.<br />
252<br />
Ова два <strong>за</strong>кључка представљају потпуно решење дате једначине <strong>са</strong> параметрима. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Линеарне једначине, неједначине и системи<br />
На једначине <strong>са</strong> параметрима често наилазимо приликом решавања <strong><strong>за</strong>датака</strong><br />
применом формула које повезују неколико величина. На пример, позната је<br />
формула<br />
v = v 0<br />
+ at<br />
која даје везу између почетне брзине v 0<br />
, убр<strong>за</strong>ња a и брзине v након времена t, при<br />
равномерно убр<strong>за</strong>ном кретању када су вектори почетне брзине и убр<strong>за</strong>ња истог<br />
смера.<br />
Ову формулу користимо у свим ситуацијама када су нам познате вредности<br />
неке три величине које се појављују у формули. Тада из дате формуле одређујемо<br />
непознату величину тако што је „изразимо у функцији осталих”, тј. користимо<br />
једну од формула:<br />
v 0<br />
= v – at, a = v – v 0<br />
или t = v – v 0<br />
t<br />
a .<br />
Прецизније, у датој формули једно слово проглашавамо <strong>за</strong> непознату, док остала<br />
схватамо као параметре. „Изразити једну променљиву у функцији осталих” значи<br />
решити једначину у којој је та променљива непозната, а остале су параметри.<br />
2. Задатак<br />
Фигура на слици десно <strong>са</strong>стављена је од<br />
правоугаоника и трапе<strong>за</strong>.<br />
Ве<strong>за</strong> између површине P и дужина a, b, c, h дата је <strong>са</strong><br />
P = ac + a + b ∙ h.<br />
2<br />
Реши ову формулу:<br />
1) по a; 2) по b; 3) по h; 4) по c.<br />
Пример 9.<br />
Решимо једначину xy = x + 2y:<br />
1) по x ако је y реалан параметар;<br />
2) по y ако је x реалан параметар.<br />
1) Дата једначина је еквивалентна <strong>са</strong> (y – 1)x = 2y, па разликујемо два случаја.<br />
1. случај: y ≠ 1. У овом случају једначина (по x) има јединствено решење:<br />
2y<br />
x =<br />
y – 1 .<br />
2. случај: y = 1. Тада дата једначина постаје 0 ∙ x = 2 и нема решења.<br />
2) Дата једначина је еквивалентна <strong>са</strong> (x – 2)y = x. И овога пута имамо два случаја.<br />
1. случај: x ≠ 2. У овом случају једначина (по y) има јединствено решење:<br />
x<br />
y =<br />
x – 2 .<br />
2. случај: x = 2. Тада дата једначина постаје 0 ∙ y = 2 и нема решења. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
253
А<br />
Линеарне неједначине <strong>са</strong> једном непознатом<br />
Пример 1.<br />
Подсетимо се решавања и геометријског приказивања скупа решења следећих<br />
једноставних линеарних неједначина.<br />
2x + 3 > x + 2 / – x x ≤ 2x + 1 / – 2x<br />
2x + 3 – x > x + 2 – x<br />
x – 2x ≤ 2x + 1 – 2x<br />
x + 3 > 2 / – 3 –x ≤ 1 / ∙ (–1)<br />
x + 3 – 3 > 2 – 3 x ≥ –1<br />
x > –1<br />
x [–1, +∞)<br />
x (–1, +∞)<br />
(–1, +∞) [–1, +∞)<br />
Ако је c < 0, онда су <strong>за</strong><br />
произвољне реалне<br />
бројеве x и y тачне<br />
импликације:<br />
x < y cx > cy,<br />
x > y cx < cy,<br />
x ≤ y cx ≥ cy,<br />
x ≥ y cx ≤ cy.<br />
5 > 2x + 1 / – 1 x – 1 ≤ / ∙ 4<br />
5 – 1 > 2x + 1 – 1 4x – 4 ≤ x – 3 / – x<br />
4 > 2x / : 2 3x – 4 ≤ – 3 / + 4<br />
2 > x 3x ≤ 1 / : 3<br />
x < 2<br />
x ≤<br />
x (–∞, 2) x –∞, 1 3<br />
(–∞, 2)<br />
–∞, 1 3<br />
Скупови решења датих неједначина су такозвани неограничени интервали које<br />
смо дефини<strong>са</strong>ли на страни 69. Према тим дефиницијама је:<br />
x ≥ a x [a, +∞)<br />
x > a x (a, +∞)<br />
x ≤ a x (–∞, a]<br />
x < a x (–∞, a). <br />
Пример 2.<br />
Скуп решења неке неједначине може бити и пра<strong>за</strong>н. Рецимо, неједначина<br />
x + 2 < x + 1 нема решења.<br />
Насупрот томе, сваки реалан број је решење неједначине x + 2 > x + 1, тј. скуп<br />
свих решења ове неједначине јесте скуп свих реалних бројева R који понекада<br />
означавамо и као интервал (–∞, +∞). <br />
254<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Линеарне једначине, неједначине и системи<br />
Поступак решавања неједначина је <strong>за</strong>снован на примени еквивалентних<br />
трансформација које неједначине преводе у неједначине <strong>са</strong> истим скупом решења.<br />
Ако су L(x) и D(x) цели алгебарски изрази, основне еквивалентнe<br />
трансформације неједначина базиране су на следећим тврђењима.<br />
1. L(x) ≤ D(x) D(x) ≥ L(x) L(x) ≥ D(x) D(x) ≤ L(x)<br />
L(x) < D(x) D(x) > L(x) L(x) > D(x) D(x) < L(x)<br />
2. Ако је L 1<br />
(x) цео алгебарски израз еквивалентан <strong>са</strong> L(x), а D 1<br />
(x) цео<br />
алгебарски израз еквивалентан <strong>са</strong> D(x), онда je<br />
L(x) ≤ D(x) L 1<br />
(x) ≤ D 1<br />
(x), L(x) ≥ D(x) L 1<br />
(x) ≥ D 1<br />
(x),<br />
L(x) < D(x) L 1<br />
(x) < D 1<br />
(x), L(x) > D(x) L 1<br />
(x) > D 1<br />
(x).<br />
3. Ако је A(x) било који цео алгебарски израз, онда je<br />
L(x) ≤ D(x) L(x) + A(x) ≤ D(x) + A(x),<br />
L(x) ≥ D(x) L(x) + A(x) ≥ D(x) + A(x),<br />
L(x) < D(x) L(x) + A(x) < D(x) + A(x),<br />
L(x) > D(x) L(x) + A(x) > D(x) + A(x).<br />
4. Ако је c било који позитиван реалан број, онда је<br />
L(x) ≤ D(x) c ∙ L(x) ≤ c ∙ D(x), L(x) ≥ D(x) c ∙ L(x) ≥ c ∙ D(x),<br />
L(x) < D(x) c ∙ L(x) < c ∙ D(x), L(x) > D(x) c ∙ L(x) > c ∙ D(x).<br />
5. Ако је c било који негативан реалан број, онда је<br />
L(x) ≤ D(x) c ∙ L(x) ≥ c ∙ D(x), L(x) ≥ D(x) c ∙ L(x) ≤ c ∙ D(x),<br />
L(x) < D(x) c ∙ L(x) > c ∙ D(x), L(x) > D(x) c ∙ L(x) < c ∙ D(x).<br />
Сваку неједначину која се наведеним еквивалентним трансформацијама може<br />
свести на неједначину једног од облика<br />
ax ≤ b, ax ≥ b, ax < b или ax > b<br />
где су a и b неки реални бројеви, називаћемо линеарном неједначином.<br />
Пример 3.<br />
На сликама испод, у координатном систему интерпретиране су неједначине<br />
– 1 2 x + 1 < 0, – 1 2 x + 1 > 0 и 1 2 x – 2 < – 1 2 x + 1. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
255
9<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Пример 4.<br />
Одредимо све реалне бројеве x такве да је 1 < 3 – 2x ≤ 3.<br />
Потребно је најпре решити две линеарне неједначине:<br />
1 < 3 – 2x и 3 – 2x ≤ 3.<br />
1 < 3 – 2x / – 3 3 – 2x ≤ 3 / – 3<br />
–2 < – 2x / ∙ – 1 2<br />
–2x ≤ 0 / ∙ – 1 2<br />
1 > x x ≥ 0<br />
x (–∞, 1)<br />
x [0, +∞)<br />
Како се траже сви реални бројеви који <strong>за</strong>довољавају и једну и другу<br />
неједнакост, скуп свих таквих бројева биће пресек скупова решења<br />
ове две неједначине, тј. скуп:<br />
(–∞, 1)[0, +∞) = [0, 1).<br />
На слици десно, у координатном систему, прика<strong>за</strong>на је<br />
интерпретација неједначина 1 < 3 – 2x ≤ 3. <br />
1. Задатак<br />
Са слике десно „прочитај” решења следећих неједначина:<br />
1) –1≤ 3x + 1<br />
2<br />
< 2; 2) 3x + 1<br />
2<br />
≤ – x – 2; 3) –x – 2 < 3x + 1 .<br />
2<br />
Пример 5.<br />
Маја је решила да током свог боравка у Грчкој изнајми<br />
аутомобил на недељу дана. Посетила је две агенције које<br />
пружају ове услуге (рентакар агенције). Агенција А изнајмљује<br />
аутомобил по цени од 99 € <strong>за</strong> недељу дана, уз доплату од 11<br />
центи по сваком пређеном километру преко 100 km. Агенција<br />
Б изнајмљује аутомобил по цени од 75 € <strong>за</strong> недељу дана плус 15<br />
центи по сваком пређеном километру преко 150 km.<br />
Испитајмо која агенција нуди повољније услове.<br />
Уколико Маја не планира да пређе више од 150 km, агенција Б је очигледно<br />
повољнија.<br />
Да ли је у неким случајевима агенција А повољнија?<br />
Претпоставимо да ће Маја прећи укупно x километара. Агенцији А тада треба да<br />
плати 99 + (x – 100) ∙ 0,11 евра, а агенцији Б суму од 75 + (x – 150) ∙ 0,15 евра.<br />
Одговор на постављено питање добијамо ако решимо неједначину<br />
99 + (x – 100) ∙ 0,11 < 75 + (x – 150) ∙ 0,15.<br />
Ова неједначина се познатим трансформацијама своди на<br />
99 + 0,11x – 11 < 75 + 0,15x – 22,5, тј. на 0,04x > 35,5.<br />
Дакле, x > 887,5.<br />
На основу решења постављене неједначине <strong>за</strong>кључујемо да, уколико Маја планира<br />
да пређе више од 887,5 km, боље је да изнајми ауто код агенције А. За дестинације<br />
краће од 887,5 km, повољнија је агенција Б. <br />
256<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Линеарне једначине, неједначине и системи<br />
У наредним примерима илустроваћемо како се решавање одређених типова<br />
неједначина које нису линеарне може свести на решавање неколико линеарних<br />
неједначина.<br />
Неједначине које се<br />
своде на линеарне<br />
Пример 6.<br />
Решимо неједначину (2 – x) ∙ (3 + x) < 0.<br />
Производ два реална броја је негативан ако и <strong>са</strong>мо ако су ти бројеви различитог<br />
знака, тј. <strong>за</strong> свака два реална броја a и b тачна је еквиваленција<br />
a ∙ b < 0 (a < 0b > 0)(a > 0b < 0).<br />
Применом ове еквиваленције решавање дате неједначине сводимо на решавање<br />
неколико линеарних неједначина.<br />
(2 – x) ∙ (3 + x) < 0 (2 – x < 03 + x > 0)(2 – x > 03 + x < 0)<br />
(x > 2x > –3)(x < 2x < –3)<br />
(x (2, +∞)x (–3, +∞))(x (–∞, 2)x (–∞, –3))<br />
x (2, +∞) (–3, +∞)x (–∞, 2) (–∞, –3)<br />
x Ax B x A B<br />
x Ax B x A B<br />
x (2, +∞)x (–∞, –3)<br />
x (–∞, –3) (2, +∞)<br />
Уместо ове „логичке анализе” дату неједначину можемо решавати и формирањем<br />
шеме у којој се наводе знаци изра<strong>за</strong> 2 – x и 3 + x у <strong>за</strong>висности од x.<br />
3 + x < 0<br />
⇕<br />
x < –3<br />
2 – x > 0<br />
⇕<br />
x < 2<br />
2 – x < 0<br />
⇕<br />
x > 2<br />
3 + x > 0<br />
⇕<br />
x > –3<br />
2 – x<br />
3 + x<br />
(2 – x)(3 + x)<br />
На основу прика<strong>за</strong>не шеме <strong>за</strong>кључујемо да ће израз (2 – x) ∙ (3 + x) бити негативан<br />
ако и <strong>са</strong>мо ако<br />
x (–∞, –3) (2, +∞).<br />
Осим тога, на основу дате шеме <strong>за</strong>кључујемо и да је:<br />
• (2 – x) ∙ (3 + x) > 0 x (–3, 2),<br />
• (2 – x) ∙ (3 + x) ≤ 0 x (–∞, –3] [2, +∞),<br />
• (2 – x) ∙ (3 + x) ≥ 0 x [–3, 2]. <br />
2. Задатак<br />
Реши неједначину (3 – 2x)(2x – 3) ≥ 0.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
257
9<br />
2<br />
1 57648 9<br />
2 – x<br />
3 + x<br />
2 – x<br />
3 + x<br />
Пример 7.<br />
Решимо нејeдначину 2 – x<br />
3 + x ≤ 0.<br />
Да бисмо решили ову неједначину, образоваћемо шему налик<br />
оној из претходног примера, с тим што ћемо, у овом случају,<br />
број –3 прецртати, будући да се он не сме наћи у скупу решења.<br />
Скуп решења дате неједначине је (–∞, –3) [2, +∞).<br />
Приметимо и да је<br />
2 – x<br />
3 + x ≥ 0 x (–3, 2]; 2 – x<br />
3 + x < 0 x (–∞, –3) (2, +∞); 2 – x<br />
> 0 x (–3, 2).<br />
3 + x<br />
Наравно, дату неједначину смо могли да решавамо и помоћу следеће еквиваленције:<br />
2 – x<br />
≤ 0 (2 – x ≤ 03 + x > 0)(2 – x ≥ 03 + x < 0). <br />
3 + x<br />
Пример 8.<br />
Решимо следеће неједначинe<br />
(3 – x)(3x – 1) (3 – x)(3x – 1) (3 – x)(3x – 1) (3 – x)(3x – 1)<br />
1) < 0; 2) ≤ 0; 3) > 0; 4)<br />
(x + 3)(2 + 3x) (x + 3)(2 + 3x) (x + 3)(2 + 3x) (x + 3)(2 + 3x) ≥ 0.<br />
Да бисмо решили дате неједначине, формираћемо шему попут оних из претходна<br />
два примера.<br />
3 – x<br />
3x – 1<br />
x + 3<br />
2 + 3x<br />
(3 – x)(3x – 1)<br />
(x + 3)(2 + 3x)<br />
Из ове шеме непосредно „очитавамо” скупове решења датих неједначина.<br />
(3 – x)(3x – 1)<br />
(x + 3)(2 + 3x) < 0 x (–∞, –3) – 2 3 , 1 (3, +∞)<br />
3<br />
(3 – x)(3x – 1)<br />
(x + 3)(2 + 3x) ≤ 0 x (–∞, –3) – 2 3 , 1 3<br />
(3 – x)(3x – 1)<br />
(x + 3)(2 + 3x) > 0 x – 3, – 2 3 1 3 , 3<br />
(3 – x)(3x – 1)<br />
(x + 3)(2 + 3x) ≥ 0 x – 3, – 2 3 1 3 , 3 <br />
[3, +∞)<br />
258<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Б<br />
Једначине у којима се појављују апсолутне вредности решaвамо тако што се најпре<br />
ослобађамо апсолутне вредности помоћу следеће еквиваленције:<br />
1. случај 2. случај<br />
1) 2 – |x + 1| = – 1 2 x,<br />
|A(x)| = B(x) (A(x) ≥ 0A(x) = B(x))(A(x) < 0 – A(x) = B(x)).<br />
Слично поступамо <strong>са</strong> неједначинама.<br />
Пример 9.<br />
Решимо две једначине <strong>са</strong> апсолутним вредностима:<br />
1. случај: x + 1 ≥ 0, тј. x ≥ – 1. Тада је<br />
|x + 1| = x + 1, па имамо да је<br />
2 – (x + 1) = – 1 2 x,<br />
одакле је x = 2. Пошто број 2<br />
<strong>за</strong>довољава услов x ≥ –1, овај број<br />
јесте решење дате једначине.<br />
2) 2 – |x + 1| = – 1 4 x + 3.<br />
1. случај: x + 1 ≥ 0, тј. x ≥ –1. Тада је<br />
2 – (x + 1) = – 1 4 x + 3,<br />
одакле је x = – 8 3 . Пошто број – 8 3 не<br />
<strong>за</strong>довољава услов x ≥ –1, овај број није<br />
решење дате једначине.<br />
Једначине <strong>са</strong><br />
апсолутним<br />
вредностима<br />
Апсолутну вредност<br />
броја смо дефини<strong>са</strong>ли<br />
на страни 74. Запис<br />
који се при томе<br />
користи<br />
x, x ≥ 0,<br />
|x| =<br />
– x, x < 0,<br />
читамо и схватамо на<br />
следећи начин:<br />
• ако је x ≥ 0, онда је<br />
|x| = x,<br />
• ако је x < 0, онда је<br />
|x| = – x.<br />
2. случај: x + 1 < 0, тј. x < –1. Тада је<br />
|x + 1| = –(x + 1), па имамо да је<br />
2 – (–(x + 1)) = – 1 2 x,<br />
одакле је x = –2. Пошто број –2<br />
<strong>за</strong>довољава услов x < –1, и овај број<br />
јесте решење дате једначине.<br />
Дакле, дата једначина има два решења:<br />
2 и –2.<br />
2. случај: x + 1 < 0, тј. x < –1. Тада је<br />
2 – (–(x + 1)) = – 1 4 x + 3,<br />
одакле је x = 0. Пошто број 0 не<br />
<strong>за</strong>довољава услов x < –1, ни овај број<br />
није решење дате једначине.<br />
Дакле, дата једначина нема решења. <br />
Пример 10.<br />
Решимо једначину |x – 1| + |x| = 1.<br />
У овом случају треба разматрати истовремено знак два изра<strong>за</strong>, x – 1 и x, па је <strong>за</strong>то<br />
погодно формирати шему налик онима из примера 6, 7 и 8.<br />
1. случај: x < 0. Тада је |x – 1| = –(x – 1) и |x| = –x, па дата једначина постаје<br />
–x + 1 – x = 1. Решење ове једначине је број 0 који у овом случају одбацујемо јер не<br />
<strong>за</strong>довољава услов x < 0.<br />
2. случај: 0 ≤ x < 1. Тада је |x – 1| = –(x – 1) и |x| = x, па дата једначина постаје<br />
–x + 1 + x = 1. Пошто се у овом случају дата једначина своди на тачну једнакост,<br />
њена решења су сви бројеви x који <strong>за</strong>довољавају услов 0 ≤ x < 1; дакле сви бројеви<br />
из [0,1).<br />
3 случај: 1 ≤ x. Сада је |x – 1| = x – 1 и |x| = x, па дата једначина постаје x – 1 + x = 1.<br />
Решење ове једначине је број 1. Пошто број 1 <strong>за</strong>довољава услов x ≥ 1, он је решење<br />
и полазне једначине.<br />
x – 1<br />
x<br />
Дакле, скуп решења дате једначине је [0,1) {1} = [0,1]. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
259
В<br />
Неједначине<br />
<strong>са</strong> апсолутним<br />
вредностима<br />
Пример 11.<br />
Решимо неједначину |x – 1| + |x| + |x + 1| > 5.<br />
1. случај: x < – 1, тј. x (–∞, –1).<br />
Дата неједначина се своди на неједначину<br />
–x + 1 – x – x – 1 > 5<br />
која је еквивалентна <strong>са</strong> x < – 5 3 , тј. x –∞, – 5 3 .<br />
Дакле, сви бројеви из<br />
(–∞, –1) –∞, – 5 3 = –∞, – 5 су решења дате неједначине.<br />
3<br />
2. случај: –1 ≤ x < 0, тј. x [–1,0).<br />
Дата неједначина се своди на неједначину<br />
–x + 1 – x + x + 1 > 5<br />
која је еквивалентна <strong>са</strong> x < –3, тј. x (–∞, –3).<br />
Овај случај нам не даје решења полазне неједначине јер је<br />
[–1,0) (–∞, –3) = .<br />
3. случај: 0 ≤ x < 1, тј. x [0,1).<br />
Дата неједначина се своди на неједначину<br />
–x + 1 + x + x + 1 > 5<br />
која је еквивалентна <strong>са</strong> x > 3, тј. x (3, +∞).<br />
Као и у претходном случају и овога пута не добијамо решења полазне неједначине<br />
јер је<br />
[0,1) (3, +∞) = .<br />
4. случај: 1 ≤ x, тј. x (1, +∞).<br />
Дата неједначина се своди на неједначину<br />
x – 1 + x + x + 1 > 5<br />
која је еквивалентна <strong>са</strong> x > 5 3 , тј. x 5 3 , +∞ .<br />
Сви бројеви из<br />
(1, +∞) 5 3 , +∞ = 5 3 , +∞<br />
су решења дате неједначине.<br />
x – 1<br />
x<br />
x + 1<br />
Дакле, скуп решења дате неједначине је –∞, – 5 3<br />
5 3 , +∞ . <br />
Неједначине <strong>са</strong><br />
параметрима<br />
Пример 12.<br />
Решимо неједначину ax + 1 < x + a 2 , где је a параметар.<br />
Дата неједначина је еквивалентна <strong>са</strong><br />
(a – 1)x < (a – 1)(a + 1).<br />
У <strong>за</strong>висности од тога да ли је a – 1 позитивно, негативно или је једнако нули,<br />
разликујемо следеће случајеве.<br />
1. случај: a < 1. Тада је a – 1 < 0, па је скуп решења дате неједначине (a + 1, +∞).<br />
2. случај: a > 1. Тада је скуп решења дате неједначине (–∞, a + 1).<br />
3. случај: a = 1. У овом случају дата неједначина нема решења. <br />
260<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Системи линеарних једначина<br />
А<br />
Пример 1.<br />
Одредимо масу сваког пакета ако су у равнотежи обе ваге прика<strong>за</strong>не на слици<br />
лево. Ако <strong>са</strong> x означимо масу црвеног пакета, а <strong>са</strong> y масу плавог пакета, тада<br />
према прика<strong>за</strong>ној ситуацији добијамо две једначине <strong>са</strong> две непознате:<br />
3x = 2y + 5,<br />
x + y = 5,<br />
односно, један систем једначина.<br />
Подсећамо на две методе решавања система <strong>са</strong> којима сте се упознали у основној<br />
школи. Напомињемо да се ове две методе у суштини не разликују и обе произлазе<br />
из једне опште методе познате као Гаусова метода решавања система.<br />
Један начин решавања постављеног система назван је метода <strong>за</strong>мене. Суштина ове<br />
методе јесте у томе да се из једне једначине система „изрази” једна променљива<br />
и <strong>за</strong>мени у другој једначини, чиме та друга једначина постаје једначина <strong>са</strong> једном<br />
непознатом.<br />
Друга метода <strong>са</strong> којим сте се упознали јесте метода супротних коефицијената.<br />
Решавање система овом методом базирано је на множењу леве и десне стране<br />
једне једначине и<strong>за</strong>браним бројем различитим од нуле, као и на <strong>са</strong>бирању левих и<br />
десних страна једначина.<br />
Метода <strong>за</strong>мене<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
3x = 2y + 5<br />
x + y = 5<br />
3x = 2y + 5<br />
y = 5 – x<br />
3x = 2 ∙ (5 – x) + 5<br />
y = 5 – x<br />
3x = 10 – 2x + 5<br />
y = 5 – x<br />
5x = 15<br />
y = 5 – x<br />
x = 3<br />
y = 5 – x<br />
x = 3<br />
y = 2<br />
Метода супротних коефицијената<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
3x = 2y + 5<br />
x + y = 5<br />
3x – 2y = 5<br />
x + y = 5 / ∙ 2<br />
3x – 2y = 5<br />
2x + 2y = 10<br />
3x – 2y = 5<br />
(3x – 2y) + (2x + 2y) = 5 + 10<br />
3x – 2y = 5<br />
5x = 15<br />
3x – 2y = 5<br />
x = 3<br />
x = 3<br />
y = 2<br />
Основна идеја при<br />
решавању система <strong>са</strong><br />
две непознате јесте<br />
да се дозвољеним<br />
трансформацијама<br />
систем преведе у<br />
систем у коме једна<br />
једначина има једну<br />
непознату.<br />
Наравно, приликом решавања система једначина избор методе као и начин на<br />
који ће се и<strong>за</strong>брана метода спровести <strong>за</strong>виси од <strong>са</strong>мог система који је постављен.<br />
Вештина ефикасног решавања система стиче се једино вежбом. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
261
9<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Систем две линеарне једначине <strong>са</strong> две непознате је облика<br />
a 1<br />
x + b 1<br />
y = c 1<br />
a 2<br />
x + b 2<br />
y = c 2<br />
где су a 1<br />
, b 1<br />
, c 1<br />
, a 2<br />
, b 2<br />
, c 2<br />
<strong>за</strong>дати реални бројеви (a x и y непознате). Решење система<br />
је сваки уређен пар бројева (x 0<br />
, y 0<br />
) такав да када у једначинама система x <strong>за</strong>менимо<br />
<strong>са</strong> x 0<br />
, а y <strong>са</strong> y 0<br />
добијамо тачне једнакости.<br />
Два система су еквивалентна ако је свако решење једног система уједно и решење<br />
другог.<br />
Као и у случају једначина и неједначина, решавање система је базирано на<br />
примени еквивалентних трансформација које системе преводе у једноставније<br />
еквивалентне системе. Поред еквивалентних трансформација које смо користили<br />
приликом решавања линеарних једначина, при решавању система важну улогу<br />
има и трансформација <strong>за</strong>снована на наредном тврђењу.<br />
<br />
L 1<br />
= D 1<br />
/ ∙ c +<br />
L 2<br />
= D 2<br />
L 1<br />
= D 1<br />
L 2<br />
+ c ∙ L 1<br />
= D 2<br />
+ c ∙ D 2<br />
Ако је c неки реалан број и L 1 , D 1 , L 2 , D 2 су неки изрази, онда је<br />
L 1<br />
= D 1<br />
L L 2<br />
= D 2<br />
L 1<br />
= D 1<br />
L L 2<br />
+ c ∙ L 1<br />
= D 2<br />
+ c ∙ DL 1 2 .<br />
Пример 2.<br />
Решићемо два система посебно истичући примену наведене трансформације.<br />
3x – y = 3 / ∙ 2<br />
4x + 2y = 6<br />
+ <br />
<br />
<br />
3x – y = 3<br />
(4x + 2y) + (6x – 2y) = 6 + 6<br />
3x – y = 3<br />
<br />
10x = 12<br />
3 ∙ 1,2 – y = 3<br />
x = 1,2<br />
3x – y = 3<br />
x = 1,2<br />
y = 0,6<br />
<br />
x = 1,2<br />
5x + 4y = 11<br />
2x + 3y = 10 / ∙ 5 5x + 4y = 11 / ∙ (–2)<br />
<br />
<br />
<br />
10x + 15y = 50<br />
5x + 4y = 11<br />
10x + 15y + (–10x – 8y) = 50 + (–22)<br />
5x + 4y = 11<br />
7y = 28 / : 7 5x + 4y = 11<br />
y = 4<br />
5x + 4 ∙ 4 = 11<br />
y = 4<br />
<br />
+<br />
x = –1<br />
y = 4<br />
1. Задатак<br />
Једнога дана неко је у мењачници купио 100€ и 60$ <strong>за</strong> 15 810 динара, а недуго<br />
<strong>за</strong>тим друга особа је по истом курсу купила 50€ и 120$ <strong>за</strong> 15 330 динара. Одреди<br />
продајни курс евра и продајни курс долара тога дана.<br />
<br />
262<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Линеарне једначине, неједначине и системи<br />
Може се пока<strong>за</strong>ти да је <strong>за</strong> сваки систем од две линеарне једначине <strong>са</strong> две непознате<br />
тачна једна од следеће три могућности:<br />
• систем има једно решење и тада кажемо да је он одређен,<br />
• систем има бесконачно много решења и тада кажемо да је неодређен,<br />
• систем нема решења и тада кажемо да је немогућ.<br />
Све набројане могућности илустроваћемо у наредном примеру.<br />
Пример 3.<br />
Систем<br />
x + y = 3<br />
x – y = 1<br />
има јединствено решење које чини пар (2,1).<br />
Систем<br />
x + y = 3<br />
x + y = 1<br />
је немогућ јер очигледно нема решења.<br />
Систем<br />
x + y = 3<br />
2x + 2y = 6<br />
је неодређен јер има бесконачно много решења. Дакле, друга једначина је<br />
еквивалентна првој, па се систем своди на једну једначину x + y = 3. Приметимо да<br />
није сваки пар реалних бројева решење овог систем, већ су то <strong>са</strong>мо парови облика<br />
(t,3 – t), где је t било који реалан број. <br />
Читава прича о системима две линеарне једначине <strong>са</strong> две непознате једноставно се<br />
уопштава на системе линеарних једначина <strong>са</strong> више непознатих.<br />
Системи <strong>са</strong> три<br />
непознате<br />
Пример 4.<br />
Приметите да приликом решавања следећег система три једначине <strong>са</strong> три<br />
непознате користимо исте трансформације као и у случају система две једначине<br />
<strong>са</strong> две непознате.<br />
<br />
<br />
<br />
x + y – 2z = 7 / ∙ (–2) / ∙ 3<br />
2x – 3y + z = –1<br />
– 3x + 5y + z = 0<br />
x + y – 2z = 7<br />
2x – 3y + z + (–2x – 2y + 4z) = –1 – 14<br />
– 3x + 5y + z + (3x + 3y – 6z) = 0 + 21<br />
x + y – 2z = 7<br />
– 5y + 5z = –15<br />
8y – 5z = 21<br />
x + y – 2z = 7<br />
– 2 + z = –3 <br />
y = 2<br />
<br />
x + y – 2z = 7<br />
z = –1<br />
y = 2<br />
x + y – 2z = 7<br />
– 5y + 5z = –15 / : 5<br />
3y = 6<br />
<br />
x = 3<br />
z = –1<br />
y = 2<br />
<br />
<br />
x + y – 2z = 7<br />
– y + z = –3<br />
y = 2<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
263
В<br />
Системи <strong>са</strong><br />
параметрима<br />
Пример 5.<br />
Решимо систем<br />
где је a реални параметар.<br />
ax + y = 1<br />
x + ay = 1<br />
ax + y = 1 / ∙ (–a)<br />
x + ay = 1<br />
+ <br />
ax + y = 1<br />
(1 – a 2 )x = 1 – a<br />
1. случај. Ако је a ≠ 1a ≠ –1, онда систем има јединствено решење<br />
a<br />
ax + y = 1<br />
y = 1 –<br />
x = 1 – a<br />
1 – a = 1 1 + a = 1<br />
1 + a<br />
1<br />
2 1 + a x =<br />
1 + a<br />
2. случај. Ако је a = 1, систем постаје<br />
x + y = 1<br />
x + y = 1<br />
и има бесконачно много решења: сваки пар (t,1 – t), t R јесте једно решење овог<br />
система.<br />
3. случај. Ако је a = –1, имамо да је<br />
–x + y = 1<br />
x – y = 1<br />
и овај систем нема решења. <br />
Пример 6.<br />
Решимо систем<br />
где је a реални параметар.<br />
–x + y + az = 1 / ∙ a<br />
x + ay – z = 1<br />
ax + y – z = 1<br />
–x + y + az = 1<br />
(a + 1)y + (a – 1)z = 2<br />
a(a – 1)z = a – 1<br />
<br />
–x + y + az = 1<br />
x + ay – z = 1<br />
ax + y – z = 1<br />
–x + y + az = 1<br />
(a + 1)y + (a – 1)z = 2 / ∙ (–1)<br />
(a + 1)y + (a 2 – 1)z = a + 1<br />
Навешћемо <strong>са</strong>мо коначне одговоре остављајући вам да их проверите.<br />
1. случај. Ако је a ≠ 0a ≠ – 1a ≠ 1, онда систем има јединствено решење x = 1 a ,<br />
y = 1 a , z = 1 a .<br />
264<br />
2. случај. Ако је a = 0, систем нема решења.<br />
3. случај. Ако је a = –1, систем је неодређен и има бесконачно много решења: x = t,<br />
y = t, z = –1, <strong>за</strong> сваки реалан број t.<br />
4. случај. Ако је a = 1, систем је неодређен као и у претходном случају, с тим што су<br />
овог пута решења: x = t, y = 1, z = t, <strong>за</strong> сваки реалан број t. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Линеарне функције<br />
Б<br />
О линеарним функцијама већ смо говорили у овој књизи:<br />
• приликом упознавања <strong>са</strong> појмом функције на странама 30–33, као пример<br />
функције над скупом реалних бројева навели смо управо линеарну функцију;<br />
• када смо на страни 116 говорили о директној пропорционалности, ослањали<br />
смо се на специјалну врсту линеарних функција;<br />
• примери линеарно <strong>за</strong>висних величина дати на странама 244–247 <strong>за</strong>право<br />
илуструју значај линеарних функција.<br />
Овом приликом ћемо систематизовати до<strong>са</strong>дашњу причу о линеарним<br />
функцијама и допунити је неким важним особинама ових функција.<br />
Функција f: R R дефини<strong>са</strong>на <strong>са</strong> f(x) = ax + b, где су a и b неки дати реални<br />
бројеви, назива се линеарна функција.<br />
дефиниција<br />
Већ смо пока<strong>за</strong>ли да је график сваке линеарне функције права.<br />
Нека је A R. Функција f: R R je:<br />
• позитивна на скупу A ако је f(x) > 0 <strong>за</strong> свако x из A,<br />
• негативна на скупу A ако је f(x) < 0 <strong>за</strong> свако x из A,<br />
• растућа на скупу A ако је <strong>за</strong> свака два броја x 1<br />
и x 2<br />
из А тачна импликација<br />
x 1<br />
< x 2<br />
f(x 1<br />
) < f(x 2<br />
),<br />
• опадајућа на скупу A ако је <strong>за</strong> свака два броја x 1<br />
и x 2<br />
из A тачна импликација<br />
x 1<br />
< x 2<br />
f(x 1<br />
) > f(x 2<br />
).<br />
дефиниција<br />
Број a је нула функције f: R R ако је f(a) = 0.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
265
9<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Бијекције и инверзне<br />
функције дефини<strong>са</strong>не<br />
су на страни 33.<br />
Нека је функција f: R R дефини<strong>са</strong>на <strong>са</strong> f(x) = ax + b, где су a и b неки дати<br />
реални бројеви при чему је a ≠ 0.<br />
1. Функција f је бијекција (1-1 и на-функција) и њена инверзна функција је<br />
f –1 : R R дата <strong>са</strong> f –1 (x) = 1 a x – b a .<br />
2. Нула функције f је број – b a .<br />
3. Ако је a > 0, онда је<br />
3. 1. функција f растућа на R,<br />
3. 2. позитивна на интервалу – b a , +∞ и<br />
Нуле функције<br />
f: R R су решења<br />
једначине<br />
f(x) = 0.<br />
Скупове на којима<br />
је функција f: R R<br />
позитивна, односно,<br />
негативна, одређујемо<br />
решавањем<br />
неједначина:<br />
f(x) > 0 и f(x) < 0.<br />
3. 3. негативна на интервалу –∞, – b a .<br />
4. Ако је a < 0, онда је<br />
4. 1. функција f опадајућа на R,<br />
4. 2. позитивна на интервалу –∞, – b a и<br />
4. 3. негативна на интервалу – b a , +∞<br />
Пример 1.<br />
Испитајмо особине две линеарне функције чији су графици дати на претходној<br />
страни.<br />
f(x) = 1 3 x + 1<br />
g(x) = – 1 2 x + 1<br />
f –1 (x) = 3x – 3<br />
Нула функције f је број –3.<br />
Функција f је позитивна на (–3, +∞)<br />
Функција f је негативна на (–∞, –3)<br />
Функција f је растућа на R.<br />
g –1 (x) = –2x + 2<br />
Нула функције f је број 2.<br />
Функција f је позитивна на (–∞, 2)<br />
Функција f је негативна на (2, +∞)<br />
Функција f је опадајућа на R. <br />
дефиниција<br />
Функција f: R R дефини<strong>са</strong>на <strong>са</strong> f(x) = b, где је b неки дати реалан број, назива<br />
се константна функција.<br />
266<br />
Константне функције<br />
су специјални<br />
случајеви линеарних<br />
функција. График<br />
константне функције<br />
је права паралелна<br />
x-оси.<br />
Нека је функција f: R R дефини<strong>са</strong>на <strong>са</strong> f(x) = b, где је b неки дат реалан број.<br />
1. Функција f није ни 1-1 функција нити је на-функција.<br />
2. Ако је b ≠ 0, функција f нема нула.<br />
Ако је b = 0, сваки реалан број је нула функције f.<br />
3. Функција f није растућа ни на једном подскупу од R нити је опадајућа на<br />
неком подскупу од R.<br />
4. Ако је b > 0, функција f је позитивна на R.<br />
Ако је b < 0, функција f је негативна на R.<br />
Ако је b = 0, функција f није позитивна ни на једном подскупу од R нити је<br />
негативна на неком подскупу од R.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
В<br />
Пример 2.<br />
Нека је f: R R функција дефини<strong>са</strong>на <strong>са</strong> f(x) = |x|. Нацртајмо график ове функције<br />
и испитајмо њене особине.<br />
Функција апсолутне<br />
вредности<br />
График функције f образују сви уређени парови (x,|x|), x R. Према дефиницији<br />
апсолутне вредности овај скуп је унија:<br />
• скупа парова (x, x), x ≥ 0 и<br />
• скупа парова (x, –x), x < 0.<br />
Другим речима, график функције f je унија полуправе y = x, x ≥ 0 и полуправе<br />
y = –x, x < 0.<br />
|x| =<br />
x, x ≥ 0<br />
–x, x < 0<br />
Особине:<br />
1. нула функције f је број 0,<br />
2. функција f је позитивна на (–∞, 0) (0, +∞),<br />
3. функција f је растућа на [0, +∞),<br />
4. функција f је опадајућа на (–∞, 0]. <br />
Пример 3.<br />
Нацртајмо график функције f: R R дате <strong>са</strong> f(x) = 2 – |x + 1|.<br />
f(x) = 2 – |x + 1| =<br />
2 – (x + 1), x + 1 ≥ 0,<br />
2 – (–x – 1), x + 1 < 0<br />
Особине:<br />
1. Нуле функције f су бројеви –3 и 1.<br />
2. Функција f је позитивна на (–3, 1).<br />
Функција f је негативна на<br />
(–∞, –3) (1, +∞).<br />
3. Функција f је растућа на (–∞, –1].<br />
Функција f је опадајућа на [–1, +∞).<br />
=<br />
–x + 1, x ≥ –1,<br />
x + 3, x < –1.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
<br />
267
9<br />
2<br />
1 57648 9<br />
Пример 4.<br />
На слици доле лево прика<strong>за</strong>на је графичка интерпретација једначине<br />
2 – |x + 1| = – 1 x, која има два решења (–2 и 2) и једначине<br />
2<br />
2 – |x + 1| = – 1 x + 3, која нема решења. (Ове две једначине решене су у примеру 9.<br />
4<br />
на страни 259.)<br />
Са слике доле десно једноставно се очитава скуп решења неједначинa<br />
–1 < 2 – |x + 1| ≤ 1: то је скуп (–4, –2] [0, 2).<br />
<br />
Пример 5.<br />
Одредимо број решења једначине<br />
||x| – 1| = a<br />
у <strong>за</strong>висности од параметра a.<br />
Нацртаћемо најпре график y = ||x| – 1|.<br />
|x – 1|, x ≥ 0,<br />
y = ||x| – 1| =<br />
|–x – 1|, x < 0,<br />
x – 1, 1 ≤ x,<br />
– x + 1, 0 ≤ x < 1,<br />
=<br />
x + 1, – 1 ≤ x < 0,<br />
– x – 1, x < –1.<br />
268<br />
На основу графика <strong>за</strong>кључујемо:<br />
1. ако је a < 0, дата једначина нема решења (график y = ||x| – 1| нема <strong>за</strong>једничких<br />
тачака <strong>са</strong> било којом правом y = a, уколико је a < 0);<br />
2. ако је a = 0, једначина има два решења (то су бројеви –1 и 1);<br />
3. ако је 0 < a < 1, једначина има четири решења;<br />
4. ако је a = 1, једначина има три решења (то су бројеви –2, 1 и 2);<br />
5. ако је a > 1, једначина има два решења. <br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Задаци<br />
Линеарни изрази и једначине правих<br />
1. Једном килограму воде додато је x килограма раствора неке соли од 2% и y<br />
килограма раствора соли од 5%. Концентрација соли у добијеној мешавини је 4%.<br />
Одреди <strong>за</strong>висност између x и y и графички је прикажи (погледај илустрацију на<br />
маргини).<br />
2. У координатном систему нацртај праве<br />
чије су једначине:<br />
1) 2x + y – 3 = 0; 2) x + 2y – 3 = 0;<br />
3) –2x + y – 3 = 0; 4) –x + 2y – 3 = 0;<br />
5) 2x + y + 3 = 0; 6) x + 2y + 3 = 0.<br />
3. Напиши једначине правих које су прика<strong>за</strong>не на наредним сликама.<br />
Линеарне једначине, неједначине и системи<br />
Тражене праве једноставно је<br />
нацртати након попуњавања табеле.<br />
x 0<br />
y 0<br />
А<br />
4. Нацртај у координатном систему скупове тачака одређене неједнакостима:<br />
1) 2x + y – 3 ≤ 0; 2) x + 2y – 3 ≥ 0; 3) – 2x + y – 3 < 0;<br />
4) – x + 2y – 3 > 0; 5) 2x + y + 3 ≤ 0; 6) x + 2y + 3 > 0.<br />
Упутство. Најједноставније је проверити да ли координате координатног<br />
почетка (0,0) <strong>за</strong>довољавају дате неједнакости и на основу тога одредити коју<br />
полураван треба и<strong>за</strong>брати.<br />
Линеарне једначине <strong>са</strong> једном непознатом<br />
5. Реши једначине:<br />
1) 3 + 2x + 5 – x = x + 2<br />
2x + 3<br />
; 2) x – 1 + = 1 + 3x + 5 ; 3) x – 1<br />
2 3 4 6 2 + 1 – x<br />
3 = 1 + x<br />
3 ;<br />
0,8 – 0,4x<br />
4) = 4; 5) 1 – 2(1 – 2(1 – x)) = 2 – 3(2 – 3x);<br />
0,5<br />
6) 0,35(x + 0,34) – 0,15x = 0,2x – 1,66; 7) 1,73x + 0,279(x – 9) = 2,09x<br />
8) 1<br />
10<br />
9) x –<br />
7 – 4x<br />
–<br />
3<br />
3 – x – 1<br />
4<br />
3x + 13<br />
0,5<br />
= x –<br />
– 2x – 5<br />
5<br />
3 – 8 – x<br />
3<br />
2<br />
.<br />
= – 1 + 5x ;<br />
6<br />
2<br />
6. 1) Једном килограму воде додато је 2 килограма раствора неке соли од 2% и y<br />
килограма раствора соли од 5%. Концентрација соли у добијеној мешавини је<br />
4%. Коликo килограма раствора од 5% je додато?<br />
2) Једном килограму воде додато је x килограма раствора неке соли од 2% и 12<br />
килограма раствора соли од 5%. Концентрација соли у добијеној мешавини је<br />
4%. Колико килограма раствора од 2% је додато?<br />
Напомена. Погледај <strong>за</strong>датак 1 на овој страни.<br />
А<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
269
9<br />
2<br />
1 57648 9<br />
7. На обали реке се могу изнајмити моторни чамци. Сваки чамац низводно може<br />
да постигне највише брзину од 12 km/h, a узводно 8 km/h. Туриста је у<br />
7 <strong>са</strong>ти ујутру изнајмио један чамац на пет <strong>са</strong>ти. Ако жели да оде најдаље могуће<br />
узводно и да се врати у подне, у колико <strong>са</strong>ти би требало да окрене чамац и почне<br />
да се враћа (низводно)? Колико далеко ће отићи узводно од места на коме је<br />
изнајмио чамац?<br />
Напомена. Претпостављамо да се максимална брзина може постићи <strong>за</strong><br />
<strong>за</strong>немарљиво кратко време.<br />
Плацебо ефекат је<br />
ефекат побољшања<br />
здравственог стања<br />
пацијента коме се<br />
уместо правог лека<br />
даје медикамент <strong>са</strong><br />
неутралним дејством,<br />
при чему он тога није<br />
свестан.<br />
Б<br />
8. Група од триста људи <strong>са</strong> одређеним тегобама учествује у испитивању такозваног<br />
плацебо ефекта. Одређеном броју људи из ове групе дат је одговарајући лек,<br />
а преосталима је дат лажни лек (медикамент који нема никакво дејство).<br />
Наравно, нико није знао да ли је добио прави или лажни лек. Испоставило се<br />
да је двадесет посто оних који су добили прави лек рекло да не осећа никакво<br />
побољшање, док су преостали рекли да им је боље. Двадесет посто оних који су<br />
добили лажни лек потврдило је да им је боље, док су остали из ове групе рекли<br />
да не уочавају никакву промену. Ако је укупно четрдесет посто људи који су<br />
учествовали у експерименту потврдило побољшање сопственог стања, одреди<br />
колико њих је добило прави лек, а колико лажни лек.<br />
9. Реши једначине:<br />
1) (2x – 1)(3x – 1)(4x – 1) = 0; 2) x(2x – 1) = 3x(1 – 2x); 3) x + 1<br />
x + 2 = – 1;<br />
4) x + 1<br />
x – 1 – x + 2<br />
x + 3 + 4<br />
x 2 + 2x – 3 = 0; 5) 3<br />
x 2 + 2x + 1 – 1<br />
x 3 + 2x 2 + x = 2<br />
x 2 + x ;<br />
6) 2x + 1<br />
x + 2 – x – 1<br />
x 2 – 4 = 4 + x<br />
2 + x – x + 3 ; 7) = 3; 8) = 2.<br />
2 – x<br />
10. Две цеви истовремено отворене напуне базен <strong>за</strong> 2 <strong>са</strong>та спорије него што би<br />
половину базена испунила <strong>са</strong>мо прва цев, односно <strong>за</strong> 4,5 <strong>са</strong>ти брже него што<br />
би половину базена испунила <strong>са</strong>мо друга цев. За колико <strong>са</strong>ти ће бити напуњен<br />
базен ако су отворене обе цеви истовремено?<br />
В<br />
11. Реши једначине (по x) у <strong>за</strong>висности од реалних параметара a и b:<br />
1) a(a – 5)x = a; 2) a 2 x + a = x + 1; 3) ax – b<br />
a + b + bx + a<br />
a – b = a2 + b 2<br />
a 2 – b ; 2<br />
4) x + a<br />
x + 2 – x – a<br />
x 2 – 4 = x<br />
x – 2 ; 5) a + (a2 – a)x<br />
= 1; 6) 1 x + a<br />
x = 1 – a<br />
x – 1 ;<br />
a<br />
7)<br />
x – b + a<br />
x + b = 2b<br />
x 2 – b ; ax + b<br />
8) 2 bx + a = a b ; 9) a<br />
1 – bx = b<br />
1 – ax .<br />
12. 1) Реши по a једначину v = v 0<br />
+ at. 2) Реши по x једначину y = 2x – 3<br />
3x + 5 .<br />
3) Реши по y једначину 1 x = 1 y + 1 z .<br />
270<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Линеарне једначине, неједначине и системи<br />
Линеарне неједначине <strong>са</strong> једном непознатом<br />
13. Реши неједначине:<br />
1) x 7 – 1 ≥ x – 4 x + 2<br />
+ 3; 2)<br />
3 3 – 1 ≥ 1 – x<br />
–5 ; 3) 2 7 (x + 7) – x 4 ≤ 1 2 (3 – x) + x 6 ;<br />
А<br />
4) 0,3x – 2,04 ≥ 0,04(x + 1); 5) 0 < 1 (4 – x) – 10 ≤ 4;<br />
3<br />
6) – 8 ≤ 1 (1 – x) + 3 < 12;<br />
4<br />
7) 2x – 1 ≤ – 2x + 1 < 3 + x.<br />
14. Туристичка агенција промовишући аранжмане на Хавајима, објавила је<br />
податак да се дневне температуре током читаве године крећу од 80°F до 90°F.<br />
(У Сједињеним Америчким Државама температура се изражава у степенима<br />
Фаренхајта.) Ве<strong>за</strong> између температурe изражене у степенима Фаренхајта (F) и<br />
исте температуре изражене у степенима Целзију<strong>са</strong> (C) је<br />
F = 1,8C + 32.<br />
Одреди у Целзијусима интервал у коме се крећу дневне температуре на<br />
Хавајима током године.<br />
15. Реши неједначине:<br />
(1 – x)x<br />
2x + 1 ≤ 0;<br />
x<br />
(1 – x)(2x + 1) ≥ 0; 6) (1 – x)<br />
x(2x + 1) > 0; 7) 1<br />
(1 – x)x(2x + 1) ≥ 0.<br />
1) (1 – x)x(2x + 1) ≤ 0; 2) (1 – x)x(2x + 1) > 0; 3)<br />
4)<br />
x(2x + 1)<br />
1 – x<br />
≥ 0; 5)<br />
16. Реши неједначине:<br />
1) (x – 1)(2x + 1) > 0; 2) (x + 5)(2 – x) ≤ 0;<br />
3) (x + 1)(3 – x) (x – 2) 2 > 0; 4) (2x + 1)(x – 4)(3x – 2)(x + 7) ≤ 0;<br />
5)<br />
2<br />
x + 1 < 3<br />
x + 2 ; 6) x – 2<br />
x + 1 ≤ x – 3<br />
x – 2<br />
; 7)<br />
2x – 3<br />
x<br />
><br />
3 – 2x<br />
x(x + 1) ; 8) x + 2<br />
1 – x ≤ 3<br />
x(1 – x) .<br />
17. Реши једначине:<br />
1) |2x – 1| – x = 5; 2) |x – 1| = |x + 2|; 3) |x – 2| – |x – 1| = 1;<br />
4) ||x| – 2| = x; 5) ||x| – 2| = –x + 2; 6) ||3 – x| – x + 1| + x = 6.<br />
18. Реши неједначине:<br />
1) |3 – x| > 2; 2) |x – 2| > |x + 1| – 3;<br />
3) |x – 1| + |x – 2| + |x – 3| > 1; 4) (3x – 1)|x + 5| < 0; 5) x – 1<br />
x + 2 < 1.<br />
19. Реши системе неједначина:<br />
3x ≤ 5 – 6x<br />
2x + 1 > 3x + 4<br />
1)<br />
5x + 3 ≥ 8x + 21 ; 2) 7(x + 1) – 2x > 9 + 4x<br />
3(5 – 2x) – 1 ≥ 4 – 5x ; 3) 4x – 1 ≥ 1 – 3x .<br />
7 – 2x > 2x + 9<br />
20. У <strong>за</strong>висности од реалних параметра a и b реши неједначине<br />
1) (a + 1)x + 4 < (3 – 2a)x – 1; 2) (b – 2)x – 1 ≥ 3 –(b + 1)x;<br />
3) ax + b 2 ≥ bx + a 2 ; 4) b – ax < a – bx.<br />
Б<br />
В<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
271
9<br />
2<br />
1 57648 9<br />
21. Реши систем неједначина<br />
ax ≥ a – 1<br />
ax ≥ a + 1<br />
у <strong>за</strong>висности од реалног параметра a.<br />
A<br />
Системи линеарних једначина<br />
22. Реши системе једначина:<br />
x + y = 2<br />
1)<br />
2x + 3y = 7 ; 2) –x – 2y = –1<br />
; 3)<br />
2x – 3y = 4<br />
23. Реши системе једначина:<br />
1)<br />
5<br />
x + 4 y = 11<br />
2<br />
x + 3 y = 10 ; 2)<br />
2<br />
x + 2y + 1<br />
x – y = 3<br />
; 3)<br />
1<br />
x + 2y – 1<br />
x – y = 1<br />
2x + 5y = 0<br />
3x + 7y = 1 ; 4) 3x + y = 0<br />
6x + 2y = 0 .<br />
8<br />
x + 2y – 1<br />
2x – y = 0<br />
.<br />
24<br />
x + 2y + 2<br />
2x – y = 5<br />
24. Два стрелца су на једном такмичењу испалили по 30 метака. Успешност сваког<br />
стрелца изражена је размером (количником) броја метака који су погодили<br />
мету и броја испаљених метака, тј. броја 30. Од укупно 60 испаљених метака,<br />
<strong>са</strong>мо 24 метка су погодила мету. Колико пута је сваки стрелац погодио мету<br />
ако се зна да је успешност првог стрелца три пута већа од успешности другог?<br />
25. Сваки од два робота може да се креће увек истом равномерном брзином.<br />
Роботи су удаљени 10 m један од другог. Ако крену један другом у сусрет,<br />
судариће се <strong>за</strong> 20 секунди. Ако крену у истим смеру, при чему се бржи робот<br />
креће ка споријем, онда ће га стићи <strong>за</strong> 40 секунди. Којим брзинама се крећу<br />
роботи?<br />
Б<br />
26. Реши системе једначина:<br />
x + y + 2z = 1<br />
1) 2x – y + z = 3<br />
–x – 2y + 5z = 2<br />
; 2)<br />
x + y + z = 5<br />
2x + y + 3z = 10 ; 3)<br />
3x + y – 2z = 1<br />
–x – y + z = –1<br />
2x – y + 2z = 1 ;<br />
3x – 2y + 3z = 0<br />
4)<br />
2x + 3y = 13<br />
x – 2y = –4 ; 5)<br />
3x + y – z = 3<br />
3x + 2y + z = 5<br />
2x + 3y + z = 1 ; 6)<br />
2x + y + 3z = 11<br />
4x – 3y + z = –10<br />
2x + y + 3z = 0 .<br />
–x + 2y – 5z = 17<br />
27. Фабрика производи три врсте мајица. Свака мајица се производи у три<br />
одељења: одељењу <strong>за</strong> кројење, одељењу <strong>за</strong> шивење и одељењу <strong>за</strong> паковање.<br />
У табели су дата времена која су потребна <strong>за</strong> сваку фазу производње мајице<br />
одређеног типа. Због различитог броја <strong>за</strong>послених, свако одељење током<br />
недеље може максимално да ради различит број <strong>са</strong>ти. Укупан број радних <strong>са</strong>ти<br />
<strong>за</strong> свако одељење наведен је у последњој колони табеле.<br />
272<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Линеарне једначине, неједначине и системи<br />
Мајица<br />
типа А<br />
Мајица<br />
типа Б<br />
Мајица<br />
типа В<br />
Укупан број радних<br />
<strong>са</strong>ти одељења<br />
Одељење <strong>за</strong> кројење 0,2 h 0,4 h 0,3 h 1 160 h<br />
Одељење <strong>за</strong> шивење 0,3 h 0,5 h 0,4 h 1 560 h<br />
Одељење <strong>за</strong> паковање 0,1 h 0,2 h 0,1 h 480 h<br />
Колико комада мајица сваке врсте би требало недељно производити да би<br />
свако одељење могло да <strong>за</strong>врши по<strong>са</strong>о током расположивог времена?<br />
28. Реши системе једначина:<br />
1<br />
x + y + 2<br />
y + z + 3<br />
z + x = 1<br />
1<br />
1)<br />
x + y + 4<br />
y + z + 6<br />
z + x = 5 ; 2)<br />
2<br />
x + y – 6<br />
y + z + 3<br />
z + x = 0<br />
3)<br />
2x + y = 8<br />
x – 3y = 11 ; 4)<br />
x + y = 3<br />
x 1<br />
+ 2x 2<br />
– 3x 3<br />
+ x 4<br />
= 8<br />
x 1<br />
+ x 2<br />
– x 3<br />
– x 4<br />
= –1<br />
x 1<br />
– x 2<br />
– x 3<br />
+ x 4<br />
= 7<br />
x 1<br />
+ x 2<br />
+ x 3<br />
+ 2x 4<br />
= 4<br />
x + 2y – z = 0<br />
x + 3y – 5z = 1 .<br />
29. У <strong>за</strong>висности од реалног параметра a, реши следеће системе једначина:<br />
x + y = 0<br />
1)<br />
x + ay = 0 ; 2) (a – 2)x + ay = 1<br />
(a 2 – 4)x – y = 0 ;<br />
3)<br />
x + 3y = 1<br />
(a – 1)x + 2ay = –2<br />
2ax + (a – 1)y = a – 1 ; 4) 2x – ay = 10 .<br />
3x + ay = 5<br />
30. У <strong>за</strong>висности од реалног параметра a, реши следеће системе једначина:<br />
1)<br />
3)<br />
5)<br />
ax + y + z = 0<br />
x + ay + z = 0 ; 2)<br />
x + y + az = a<br />
x + y + 2z = 1<br />
x + y + az = 1 ; 4)<br />
ax + 2y + az = 1<br />
ax + y + z = 1<br />
x + ay + z = a<br />
x + y + az = a 2 ; 6)<br />
x + y + 2z = 0<br />
x + ay + (3 – a)z = 0 ;<br />
x + y + (a 2 + 1)z = a – 1<br />
x + y + az = 2<br />
x + ay + z = –1 ;<br />
ax + y + z = –1<br />
x + ay + z = 1<br />
ax + y + (a – 1)z = a .<br />
x + y + z = a + 1<br />
Линеарне функције<br />
31. Испитај особине и нацртај график функције f: R R, ако је:<br />
1) f(x) = –5x + 1; 2) f(x) = 3; 3) f(x) = 2x – 5.<br />
;<br />
В<br />
Б<br />
32. За које вредности k је функција f: R R дата <strong>са</strong> f(x) = (k – 1)x + k<br />
1) растућа; 2) опадајућа и негативна на скупу (0, + ∞).<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
273
9<br />
2<br />
1 57648 9<br />
В<br />
33. Испитај особине и нацртај график функције f: R R, ако је:<br />
1) f(x) = |1 – x| + 2 ; 2) f(x) = |x + 1| – |x + 2| – x;<br />
3) f(x) = |x – 1| – |x – 2| + |x + 1|; 4) f(x) = ||2 – x| – 1|.<br />
34. 1) Нацртај график функције f: R R, ако је f(x) = ||x| – 2|.<br />
2) Одреди број решења једначине ||x| – 2| = a у <strong>за</strong>висности од реалног<br />
параметра a.<br />
3) Реши једначинe:<br />
a) ||x| – 2| = –x; б) ||x| – 2| = –x + 2; в) ||x| – 2| = |x|.<br />
4) Реши неједначине:<br />
a) ||x| – 2| ≥ –x; б) ||x| – 2| < –x + 2; в) ||x| – 2| ≤ –x + 2;<br />
г) ||x| – 2| > |x|; д) ||x| – 2| ≤ |x|.<br />
274<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
ТРИГОНОМЕТРИЈА ПРАВОУГЛОГ ТРОУГЛА<br />
Тригонометријске функције оштрих углова (276)<br />
А Дефиниције тригонометријских функција оштрог угла (276)<br />
Б Неке једноставне особине тригонометријских функција (279)<br />
Вредности тригонометријских функција оштрих углова (280)<br />
А Вредности тригонометријских функција углова од 45°, 30° и<br />
60°; употреба калкулатора приликом израчунавања вредности<br />
тригонометријских функција оштрих углова (280)<br />
Основни тригонометријски идентитети (282)<br />
Б Везе међу тригонометријским функцијама; основни<br />
тригонометријски идентитети (282)<br />
Примене тригонометријских функција (284)<br />
А Решавање правоуглог троугла (284)<br />
Б Примене тригонометрије у геометрији (286)<br />
18°<br />
A x<br />
3<br />
BC<br />
BC =<br />
B<br />
3<br />
tg25°<br />
25°<br />
= tg25° ≈ 0,4663<br />
3<br />
= tg18° ≈ 0,3249<br />
AC<br />
AC<br />
=<br />
3<br />
tg18°<br />
x = AC – BC ≈ 2,8<br />
D<br />
3<br />
≈ ≈<br />
0,4663<br />
3<br />
≈ ≈<br />
0,3249<br />
3<br />
C<br />
6,4336<br />
9,2336<br />
7 8 9 + C<br />
4 5 6 − =<br />
1 2 3 ×<br />
0 , ± ÷<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
10<br />
А<br />
Тригонометријске функције оштрих углова<br />
Реч тригонометрија<br />
је грчког порекла и<br />
<strong>са</strong>стављена је од речи<br />
тригон = троугао и<br />
метрон = мерење.<br />
Пример 1.<br />
Талесова идеја да мери висине објеката мерећи дужине њихових сенки <strong>за</strong>снована<br />
је, као што смо већ видели, на другом ставу сличности. Заправо, у било ком<br />
тренутку током дана правоугли троуглови које формирају објекти <strong>са</strong> својим<br />
сенкама, међусобно су слични.<br />
Посматрајмо поједностављену слику.<br />
Последица другог<br />
става сличности<br />
Ако два правоугла<br />
троугла имају један<br />
исти оштар угао,<br />
онда је размера две<br />
странице у једном<br />
троуглу једнака<br />
размери одговарајућих<br />
страница у другом<br />
троуглу.<br />
Сви уочени правоугли троуглови имају исте углове. Специјално, угао α под којим<br />
сунчеви зраци падају на тло <strong>за</strong>једнички је свима њима. Такође, у сваком од ових<br />
троуглова иста је и размера катете која је наспрам угла α и катете на коју овај угао<br />
належе, тј.<br />
v 1<br />
= v 2<br />
= v 3<br />
= t. <br />
s 1<br />
s 2<br />
s 3<br />
Закључак до кога смо дошли у претходном примеру истичемо следећом теоремом<br />
која директно следи из другог става сличности.<br />
теорема<br />
Ако је α неки оштар угао, тада <strong>за</strong> сваки правоугли троугао чији је један оштар<br />
угао α, размера катете која је наспрам угла α и катете на коју овај угао належе<br />
јестe константна (стална).<br />
Наравно, аналогна теорема важи и у случају када се уместо катета посматра неки<br />
други пар страница правоуглог троугла, тј. хипотену<strong>за</strong> и једна од катета.<br />
OA 1<br />
= OA 2<br />
= OA 3<br />
= ...<br />
A 1<br />
B 1<br />
A 2<br />
B 2<br />
A 3<br />
B 3<br />
OA 1<br />
= OA 2<br />
= OA 3<br />
= ...<br />
OB 1<br />
OB 2<br />
OB 3<br />
A 1<br />
B 1<br />
= A 2B 2<br />
= A 3B 3<br />
= ...<br />
OB 1<br />
OB 2<br />
OB 3<br />
276<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Тригонометрија правоуглог троугла<br />
Нека је α неки оштар угао (0° < α < 90°) и ABC неки правоугли троугао <strong>са</strong> правим<br />
углом у темену C и углом α у темену A. Као што је уобичајено, катету BC која је<br />
наспрамна углу α обележићемо <strong>са</strong> a, катету AC на коју належе угао α означићемо<br />
<strong>са</strong> b, a хипотенузу AB <strong>са</strong> c.<br />
Размера наспрамне катете a и налегле катете b назива се тангенс угла α и<br />
обележава се tg α:<br />
tg α = a b .<br />
cos α = 4 5 . tg α = a b .<br />
Размера налегле катете b и наспрамне катете a назива се котангенс угла α и<br />
cos β = 3 5 .<br />
обележава се ctg α:<br />
ctg α = b a .<br />
Размера наспрамне катете a и хипотенузе c назива се синус угла α и<br />
обележава се sin α:<br />
sin α = a c .<br />
Размера налегле катете b и хипотенузе c назива се косинус угла α и<br />
ctg α = b a .<br />
обележава се cos α:<br />
cos α = b c .<br />
Пример 2.<br />
Нека су α и β оштри углови правоуглог троугла чије су странице 3, 4 и 5, при чему<br />
sin α = a c .<br />
је α < β.<br />
tg α = 3 4 .<br />
tg β = 4 3 .<br />
ctg α = 4 3 .<br />
ctg β = 3 4 .<br />
sin α = 3 5 .<br />
sin β = 4 5 .<br />
cos α = b c .<br />
<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
277
10<br />
1<br />
2 57648 9<br />
Пример 3.<br />
Одредимо странице правоуглог троугла ABC ако је c = 10 cm и sin α = 0,6.<br />
Како је sin α = a c , добијамо да је a = 0,6, тј. a = 6 cm.<br />
10<br />
Подсећамо на договор<br />
да угао и његову меру у<br />
степенима означавамо<br />
истим симболом.<br />
Применом Питагорине теореме добијамо да је<br />
b = √c 2 – a 2 = 8 cm. <br />
Тангенс, котангенс, синус и косинус представљају такозване тригонометријске<br />
функције оштрих углова.<br />
Да бисмо одредили вредност неке од тригонометријских<br />
функција датог оштрог угла α, довољно је и<strong>за</strong>брати било<br />
који правоугли троугао чији је један угао једнак α и наћи<br />
размеру одговарајућих страница.<br />
Пример 4.<br />
Нека је дат оштар угао α.<br />
Ако и<strong>за</strong>беремо правоугли троугао чији је један угао α и<br />
налегла катета подударна јединици мере, онда је дужина<br />
наспрамне катете једнака tg α.<br />
Поступајући аналогно, можемо (конструктивно) одредити и вредност било које<br />
друге тригонометријске функције датог угла α.<br />
<br />
теорема<br />
За сваки оштар угао α,<br />
tg α и ctg α могу бити било који позитивни реални бројеви:<br />
0 < tg α < + ∞ и 0 < ctg α < + ∞;<br />
sin α и cos α могу бити <strong>са</strong>мо позитивни реални бројеви мањи од 1:<br />
0 < sin α < 1 и 0 < cos α < 1.<br />
278<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Б<br />
Једноставно се одређује (конструише) угао ако је позната вредност једне<br />
тригонометријске функције тог угла.<br />
Пример 5.<br />
На слици испод дати су углови φ, θ, ψ и ρ такви да је<br />
tg φ = 0,8, ctg θ = 0,8, sin ψ = 0,8, cos ρ = 0,8.<br />
φ<br />
0 1<br />
θ<br />
0 1<br />
0 1<br />
ψ<br />
0 1<br />
0 1<br />
ρ<br />
0 1<br />
0 1<br />
0 1<br />
Објасни конструкцију сваког од тражених углова. <br />
Ако је 0 < α 1<br />
< α 2<br />
< 90°, какав је однос између вредности тригонометријских<br />
функција ових углова?<br />
Није тешко уочити да се тангенси углова повећавају ако се повећавају и углови<br />
(види слику десно).<br />
α 1<br />
< α 2<br />
tg α 1<br />
< tg α 2<br />
За котангенс важи обрнуто: повећавањем углова смањују се котангенси.<br />
α 1<br />
< α 2<br />
ctg α 1<br />
> ctg α 2<br />
Повећавањем углова њихови синуси се такође повећавају.<br />
α 1<br />
< α 2<br />
sin α 1<br />
< sin α 2<br />
Нај<strong>за</strong>д, повећавањем углова њихови косинуси се смањују.<br />
α 1<br />
< α 2<br />
cos α 1<br />
> cos α 2<br />
1. Задатак<br />
Поређај по величини оштре углове α 1<br />
, α 2<br />
, α 3<br />
, ако је:<br />
1) cos α 2<br />
< cos α 3<br />
< cos α 1<br />
;<br />
2) tg α 2<br />
< tg α 3<br />
< tg α 1<br />
.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
279
10<br />
A<br />
Вредности тригонометријских функција<br />
оштрих углова<br />
Тригонометријске функције углова од 30° и 60° једноставно одређујемо бирајући<br />
правоугли троугао чији су оштри углови једнаки овим угловима и чија је<br />
хипотену<strong>за</strong> јединичне дужине (слика доле лево).<br />
tg 30° =<br />
ctg 30° =<br />
sin 30° =<br />
cos 30° =<br />
1<br />
2<br />
3<br />
2<br />
3<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1 = 1 2<br />
3<br />
2<br />
1<br />
= 1<br />
√3 = 1<br />
√3 ∙ √3<br />
√3 = √3<br />
3<br />
= √3<br />
= √3<br />
2<br />
Ако се број облика √a, a > 0 појави као<br />
именилац разломка b , уобичајено је да се<br />
√a<br />
тај разломак рационалише, тј. помножи <strong>са</strong><br />
√a<br />
и прикаже у облику који је погоднији<br />
√a<br />
<strong>за</strong> даља израчунавања:<br />
b<br />
√a = b<br />
√a ∙ √a<br />
√a = b√a<br />
a .<br />
Користећи исти троугао, једноставно израчунавамо вредности тригонометријских<br />
функција угла од 60°.<br />
Тригонометријске функције угла од 45° добијамо израчунавањем размера<br />
одговарајућих страница неког једнакокрако-правоуглог троугла, на пример, оног<br />
чије су катете јединичне дужине.<br />
tg 45° = 1 1 = 1, ctg 45° = 1 1 = 1<br />
1<br />
sin 45° =<br />
√2 = √2<br />
2 , cos 45° = 1 √2 = √2<br />
2<br />
Добијене резултате приказујемо у наредној табели.<br />
30°<br />
tg ctg sin cos<br />
√3<br />
3<br />
60° √3<br />
√3<br />
√3<br />
3<br />
45° 1 1<br />
1<br />
2<br />
√3<br />
2<br />
√2<br />
2<br />
√3<br />
2<br />
1<br />
2<br />
√2<br />
2<br />
280<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Тригонометрија правоуглог троугла<br />
У општем случају, вредности тригонометријских функција углова чије су мере<br />
познате одређују се помоћу такозваних научних калкулатора (scientific calculator).<br />
Иако се калкулатори међусобно разликују, поступак израчунавања вредности<br />
тригонометријских функција углова у принципу је свуда исти.<br />
Пример 1.<br />
Израчунајмо cos 58°.<br />
• Прво је потребно „сaопштити” калкулатору да је мера угла изражена у степенима<br />
(што се, <strong>за</strong>висно од калкулатора, постиже тастерима MOD , DEG или<br />
DRG ), јер се мере углова осим степенима (Degrees) могу изражавати и<br />
другим јединицама (Radians, Grads).<br />
• Затим је потребно унети мерни број величине угла; у нашем случају број 58.<br />
• Нај<strong>за</strong>д, притиском на тастер COS на екрану се исписује коначно много<br />
децимала вредности cos 58°:<br />
0,52991926423320495404678115181609… <br />
Резултате <strong>за</strong>округљујемо<br />
по правилима која су<br />
дата на страни 77.<br />
Могуће је одредити и угао уколико је позната вредност неке тригонометријске<br />
функције <strong>за</strong> овај угао.<br />
Пример 2.<br />
Одредимо меру угла α у степенима ако је cos α = 0,53.<br />
• Прво је потребно „сaопштити” калкулатору да нас <strong>за</strong>нима мера угла у степенима.<br />
• Затим би требало унети дату вредност тригонометријске функције; у нашем<br />
случају 0,53.<br />
• Нај<strong>за</strong>д, активирати команду која је углавном означена <strong>са</strong> cos –1 (што се постиже<br />
тастерима INV , COS или 2ndF , COS ). У нашем случају на екрану<br />
ће бити испи<strong>са</strong>но<br />
57,994545172235756228065410195401...<br />
што значи да је α ≈ 58°. <br />
1. Задатак<br />
Користећи калкулатор<br />
1) израчунај cos 24°, sin 15,2°, tg 78°, ctg 53°15'.<br />
2) одреди величину оштрог угла α ако је sin α = 0,84.<br />
На калкулаторима<br />
је функција тангенс<br />
углавном означена <strong>са</strong><br />
TAN.<br />
Функције котангенс<br />
најчешће нема, јер је она<br />
композиција функције<br />
1<br />
x<br />
x и функције<br />
тангенс.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
281
10<br />
Б<br />
Основни тригонометријски идентитети<br />
Ако нам је позната вредност једне тригонометријске функције неког угла,<br />
једноставно је одредити и све остале.<br />
Основне везе између<br />
тригонометријских<br />
функција<br />
sin 2 α = (sin α) 2<br />
cos 2 α = (cos α) 2<br />
tg 2 α = (tg α) 2<br />
ctg 2 α = (ctg α) 2<br />
За сваки оштар угао α тачне су једнакости:<br />
1) sin 2 α + cos 2 α = 1,<br />
2) tg α ∙ ctg α = 1,<br />
3) tg α = sin α<br />
cos α ,<br />
1<br />
4) ctg α =<br />
tg α = cos α<br />
sin α .<br />
Доказ. Нека је ABC произвољан правоугли троугао <strong>са</strong> правим углом у темену C и<br />
оштрим углом α у темену A.<br />
Једнакост под (1) добијамо из дефиниција сину<strong>са</strong> и косину<strong>са</strong>, применом<br />
Питагорине теореме.<br />
sin 2 α + cos 2 α = a c<br />
2<br />
+ b c<br />
2<br />
= a2 + b 2<br />
c 2<br />
= c2<br />
c 2 = 1<br />
Једнакости под (2) и (3) су директне последице дефиниција тригонометријских<br />
функција.<br />
■<br />
sin α = a c<br />
cos α = b c<br />
tg α = a b<br />
Из дока<strong>за</strong>них једнакости, уз малу помоћ алгебре, изводимо и следеће једнакoсти<br />
(које су, наравно, тачне <strong>за</strong> сваки оштар угао α).<br />
ctg α = b a<br />
Ако је a,b > 0, онда је:<br />
• = √a<br />
√b ;<br />
• √a 2 = a.<br />
Аналогно се доказује да је<br />
282<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Тригонометрија правоуглог троугла<br />
Узимајући у обзир све наведене једнакости, формирамо табелу формула којима се<br />
успостављају везе између неке две тригонометријске функције.<br />
Одреди<br />
ако је дато<br />
sin α cos α tg α ctg α<br />
sin α<br />
cos α<br />
tg α<br />
ctg α<br />
Пример 1.<br />
Ако је tg α = 2,4, применом дока<strong>за</strong>них формула добијамо и остале<br />
вредности тригонометријских функција.<br />
<br />
За сваки оштар угао α тачне су једнакости:<br />
sin (90° – α) = cos α, cos (90° – α) = sin α,<br />
tg (90° – α) = ctg α, ctg (90° – α) = tg α.<br />
тригонометријске функције<br />
комплементарних углова<br />
Доказ. Нека је ABC произвољан правоугли троугао <strong>са</strong> правим углом у темену C и<br />
оштрим углом α у темену A. Тада је угао β (код темена B) једнак 90° – α, па тражене<br />
једнакости добијамо директно из дефиниција тригонометријских функција.<br />
sin (90° – α) = sin β = b c = cos α<br />
tg (90° – α) = tg β = b a = ctg α<br />
cos (90° – α) = cos β = a c = sin α<br />
ctg (90° – α) = ctg β = a b = tg α ■<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
283
10<br />
A<br />
Одређивање мера<br />
основних елемената<br />
троугла назива се и<br />
решавање троугла.<br />
Примене тригонометријских функција<br />
Под основним елементима правоуглог троугла подразумевају се његове странице<br />
и оштри углови. Ако су позната нека два основна елемента правоуглог троугла,<br />
остале одређујемо користећи Питагорину теорему, теорему о збиру углова<br />
у троуглу и дефиниције тригонометријских функција. Размотрићемо све<br />
карактеристичне случајеве.<br />
Одредимо хипотенузу и оштре углове правоуглог троугла ABC чије су катете<br />
a = 8,4 cm и b = 10 cm.<br />
Хипотенузу одређујемо применом Питагорине теореме:<br />
c = √a 2 + b 2 = √8,4 2 + 10 2 = √170,56 ≈ 13,1 cm.<br />
Да бисмо одредили угао α, одредимо најпре његов тангенс:<br />
tg α = a b = 0,84.<br />
Из последње једнакости добијамо да је α ≈ 40° (види пример 2. на страни 281).<br />
Нај<strong>за</strong>д, користећи једнакост α + β = 90°, добијамо да је β ≈ 50°. <br />
1.<br />
Пример 1.<br />
Задатак<br />
Одреди непознату катету и оштре углове правоуглог троугла ABC чија је једна<br />
катета a = 8,4 cm и хипотену<strong>за</strong> c = 10 cm.<br />
Пример 2.<br />
Одредимо хипотенузу, непознату катету и непознат оштар угао правоуглог<br />
троугла ABC чија је једна катета a = 12,5cm и оштар угао наспрам ње α = 36°.<br />
Из једнакости α + β = 90°, добијамо непознати оштар угао β = 54°.<br />
Како је sin 36° ≈ 0,5878, из једнакости a = sin α, добијамо да је<br />
c<br />
284<br />
12,5<br />
c = ≈ 12,5 : 0,5878 ≈ 21,27 cm.<br />
sin 36°<br />
Сада непознату катету можемо одредити на више начина.<br />
На пример, применом Питагорине теореме добијамо да је<br />
b = √c 2 – a 2 ≈ √21,27 2 – 12,5 2 ≈ 17,21 cm.<br />
Такође, можемо искористити једнакост tg α = a . Како је tg 36° ≈ 0,7265, имамо да је<br />
a<br />
b<br />
b = ≈ 12,5 : 0,7265 ≈ 17,21 cm. <br />
tg α<br />
2.<br />
Задатак<br />
Одреди хипотенузу, непознату катету и непознат оштар угао правоуглог троугла<br />
ABC чија је једна катета b = 12,5 cm и оштар угао који на њу належе α = 36°.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Тригонометрија правоуглог троугла<br />
Значајна примена тригонометрије односи се на одређивање растојања до<br />
недоступних тачака.<br />
Пример 3.<br />
Израчунајмо удаљеност брода од светионика високог 8 m:<br />
(а) ако се <strong>са</strong> врха светионика<br />
брод види под углом од 85°;<br />
(б) ако се врх светионика <strong>са</strong><br />
брода види под углом од 7°.<br />
85˚<br />
8 m<br />
x<br />
8 m<br />
x<br />
7˚<br />
(а) Из tg 85° = x 8<br />
и tg 85° ≈ 11,43 следи да је x ≈ 91,44 m.<br />
(б) Из tg 7° = 8 x<br />
и tg 7° ≈ 0,12 следи да је x ≈ 66,67 m. <br />
Пример 4.<br />
Размотримо неколико карактеристичних ситуација у којима треба<br />
одредити висину објекта без директног мерења. Наравно, подразумева<br />
се да посматрач поседује уређај <strong>за</strong> мерење углова.<br />
1) Претпоставимо да посматрач види врх дрвета под углом од 12° у<br />
односу на тзв. линију хоризонта која је у прика<strong>за</strong>ном случају од тла<br />
удаљена 1,5 m. Ако је растојање између посматрача и дрвета 10 m, онда<br />
се висина дрвета h може одредити на следећи начин:<br />
x<br />
= tg 12° ≈ 0,21, x ≈ 2,1 m, h = x + 1,5 ≈ 3,6 m.<br />
10<br />
2) Претпоставимо <strong>са</strong>да да се дрво налази на ивици узвишења као на<br />
слици десно, тако да посматрач види подножје дрвета под углом од 15°<br />
у односу на линију хоризонта, а врх дрвета под углом од 27° у односу<br />
на исту линију. Ако је растојање између посматрача и узвишења 10 m,<br />
висина дрвета h се може одредити на следећи начин:<br />
x<br />
10 = tg 27° ≈ 0,51, x ≈ 5,1 m, x – h<br />
= tg 15° ≈ 0,27, x – h ≈ 2,7, h ≈ 2,4 m.<br />
10<br />
3) Уколико није познато растојање између посматрача и дрвета, врх<br />
дрвета би требало посматрати <strong>са</strong> два различита места између којих се<br />
удаљеност може одредити. У ситуацији као на слици десно, висина h се<br />
одређује на следећи начин:<br />
x<br />
x<br />
= tg 12° ≈ 0,21, = tg 7° ≈ 0,12,<br />
y y + 10<br />
одакле добијамо да је x ≈ 2,8 па и h = x + 1,5 ≈ 4,3 m. <br />
x<br />
h<br />
x h<br />
12˚<br />
10 m<br />
10 m<br />
1,5 m<br />
1,5 m<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
x<br />
h<br />
27˚<br />
15˚<br />
12˚<br />
y<br />
7˚<br />
10 m<br />
1,5 m<br />
285
10<br />
Б<br />
теорема<br />
Ако је P површина оштроуглог троугла чије су странице a и b<br />
и њима <strong>за</strong>хваћен угао γ, онда је<br />
P = 1 ab sin γ.<br />
2<br />
Доказ. Нека је h a<br />
висина која одговара страници a. Тада је h a<br />
= b sin γ, па из<br />
формуле P = 1 2 ah следи да је a<br />
P = 1 2 ah = 1 ab sin γ. ■<br />
a<br />
2<br />
3.<br />
Задатак<br />
Израчунај површину троугла чије су две странице 5,2 cm и 12,4 cm, а угао који оне<br />
<strong>за</strong>хватају је 28°.<br />
Пример 5.<br />
Правилан n-тоугао, n > 4, упи<strong>са</strong>н је у круг полупречника 1. Овај n-тоугао <strong>са</strong>стоји<br />
се од n једнакокраких троуглова чији су краци јединичне дужине и угао између<br />
њих 360° . Сви ови троуглови су међусобно подударни и површина сваког од њих<br />
n<br />
је P Δ<br />
= 1 360°<br />
∙ 1 ∙ 1 ∙ sin<br />
2 n = 1 360°<br />
sin<br />
2 n .<br />
Дакле, површина n-тоугла је<br />
P n<br />
= n 360°<br />
sin<br />
2 n .<br />
У табели су дате површине многоугла <strong>за</strong> неколико конкретних вредности n.<br />
n 6 23 100 1000<br />
P n<br />
2,598076… 3,102662… 3,139525… 3,141571…<br />
Није тешко уочити да ће повећањем броја n, број P n<br />
бити све ближи броју π, тј.<br />
површини круга јединичног полупречника. <br />
286<br />
4.<br />
5.<br />
Задатак<br />
Правилан n-тоугао, n > 4, упи<strong>са</strong>н је у круг полупречника 1. Ако је O n<br />
обим овог<br />
n-тоугла, докажи да је<br />
O n<br />
= 2n ∙ sin 180°<br />
n .<br />
Употребом калкулатора одреди O n<br />
<strong>за</strong> n = 6, 23, 100, 1000, 10 000. Шта примећујеш?<br />
Задатак<br />
Праве p и q секу се под оштрим углом φ. Ако је A'B' ортогонална пројекција на<br />
праву p дужи AB која лежи на правој q, докажи да је<br />
A'B' = AB cos φ.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Задаци<br />
Тригонометријске функције оштрих углова<br />
1. Одредити вредности тригонометријских функција углова прика<strong>за</strong>них на<br />
сликама испод.<br />
А<br />
2. И<strong>за</strong>бери јединичну дуж, а <strong>за</strong>тим конструиши дужи чије су дужине редом једнаке:<br />
1) tg 75°, ctg 75°, sin 75°, cos 75°; 2) tg 15°, ctg 15°, sin 15°, cos 15°.<br />
3. Конструиши угао α ако је:<br />
1) tg α = 1,5 ; 2) ctg α = 2; 3) sin α = 0,75; 4) cos α = 0,6.<br />
4. Поређај по величини оштре углове α 1<br />
, α 2<br />
, α 3<br />
ако је:<br />
1) sin α 3<br />
< sinα 2<br />
< sin α 1<br />
; 2) ctg α 3<br />
< ctg α 2<br />
< ctg α 1<br />
.<br />
Вредности тригонометријских функција<br />
оштрих углова<br />
А<br />
5. Израчунај:<br />
1) tg 30° + ctg 30°; 2) sin 60° (1 – cos 60°);<br />
3) sin 2 30° + cos 2 45°; 4)<br />
tg 45° + ctg 45°<br />
sin 30° + cos 30° .<br />
6. Употребом калкулатора одреди вредности тригонометријских функција<br />
следећих углова:<br />
1) 17°; 2) 38°30'; 3) 86,25°.<br />
7. Употребом калкулатора одреди меру угла α ако је:<br />
1) sin α = 0,45; 2) cos α = 0,94; 3) tg α = 1,74; 4) ctg α = 0,25.<br />
8. Процени меру оштрог угла α ако је:<br />
1) cos α < 0,5; 2) sin α ≤ 0,5; 3) 1 ≤ tg α; 4) √3 < ctg α ≤ 1.<br />
3<br />
Основни тригонометријски идентитети<br />
Б<br />
Ако је α 1<br />
< α 2<br />
, онда је:<br />
tg α 1<br />
< tg α 2<br />
; ctg α 2<br />
< ctg α 1<br />
;<br />
sin α 1<br />
< sin α 2<br />
; cos α 2<br />
< cos α 1<br />
.<br />
9. Ако је cos α = 2 , одреди sin α, tg α и ctg α.<br />
3<br />
10. Ако су α, β и γ углови троугла, докажи једнакости:<br />
sin α + β<br />
2 = cos γ 2 , cos α + β<br />
2 = sin γ 2 , tg α + β<br />
2 = ctg γ 2 , ctg α + β<br />
2 = tg γ 2 .<br />
Б<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
287
10<br />
1<br />
2 57648 9<br />
11. Докажи да су <strong>за</strong> сваки оштар угао α тачне једнакости:<br />
1) (sin α + cos α)(sin α – cos α) = 1 – 2cos 2 α;<br />
2) tg α(1 – ctg α) = tg α – 1.<br />
В<br />
12. Докажи да су <strong>за</strong> сваки оштар угао α тачне једнакости:<br />
cos α<br />
1)<br />
1 + sin α = 1 – sin α ; 2) (1 – cos α)(tg α + ctg α)(1 + cos α) = tg α;<br />
cos α<br />
3) ctg α – 1<br />
ctg α + 1 = 1 – tg α<br />
sin α + tg α<br />
; 4)<br />
1 + tg α 1 + cos α<br />
= tg α.<br />
14. Без употребе калкулатора израчунај вредности изра<strong>за</strong><br />
1) tg 20° ∙ tg 40° ∙ tg 50° ∙ tg 70°; 2) sin 2 40° + sin 2 50°.<br />
А<br />
Сваки од <strong><strong>за</strong>датака</strong> се<br />
може решити на више<br />
начина.<br />
Примене тригонометријских функција<br />
15. Одреди непознате странице и оштре углове правоуглог троугла ABC <strong>са</strong> правим<br />
углом у темену C ако је:<br />
1) a = 7,32 cm, b = 3,64 cm; 2) a = 12,4 cm, c = 24 cm;<br />
3) b = 2,62 cm, c = 5,05 cm; 4) c = 6,75 cm, β = 32°;<br />
5) c = 7,45 cm, α = 17,2°; 6) a = 22,4 cm, α = 22,4°;<br />
7) a = 6,04 cm, β = 54°; 8) b = 6,2 cm, α = 37°30';<br />
9) b = 9,1 cm, β = 23°.<br />
16. Одреди угао који дијагонала коцке <strong>за</strong>клапа <strong>са</strong> једном њеном страном (слика<br />
лево).<br />
17. Одреди углове ромба чије су дијагонале d 1<br />
= 6 cm и d 2<br />
= 8 cm.<br />
18. Дата је кружница полупречника 4 cm. Одреди централни угао који одређује<br />
тетива дужине 3 cm.<br />
19. Израчунај дужину кракова једнакокраког троугла ако је његова основица 5 cm<br />
и угао при врху 34°.<br />
20. Нагиб пута изражава се у процентима и одређује колико је стрма нека<br />
узбрдица (односно низбрдица). Претпостављајући да је успон равномеран,<br />
нагиб узбрдице представља количник такозваног вертикалног и<br />
хоризонталног успона.<br />
Другим речима, нагиб узбрдице представља тангенс<br />
нагибног угла φ изражен у процентима.<br />
1) Одреди нагибни угао узбрдице чији је нагиб 7%.<br />
2) Одреди нагиб узбрдице ако је нагибни угао 3°.<br />
288<br />
θ<br />
21. Физика показује да је брзина v тела облика квадра које клизи низ стрму раван<br />
v = gt sin θ,<br />
уз <strong>за</strong>немаривање трења, при чему је g гравитациона константа (убр<strong>за</strong>ње које<br />
даје гравитација), t је време и θ је нагибни угао стрме равни.<br />
Квадар се кли<strong>за</strong> низ стрму раван чији је нагибни угао 8°. Одреди приближну<br />
вредност гравитационе константе ако је измерено да квадар након 3 секунде<br />
достиже брзину од 4,2 метара у секунди.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.
Тригонометрија правоуглог троугла<br />
22. Уређаји на броду детектовали су подморницу која је од<br />
брода удаљена 700 m и која се види под углом од 47° у<br />
односу на ниво мора. Одреди дубину на којој се налази<br />
подморница.<br />
47º<br />
47º<br />
700 m<br />
?<br />
700 m<br />
?<br />
23. Балон се налази 750 m изнад језера. Одреди<br />
растојање између најудаљенијих тачака језера ако<br />
се оне виде под угловима од 44° и 25° у односу на<br />
хоризонт посматрача.<br />
44º 25º<br />
750 m 44º 25º<br />
750 m<br />
A<br />
A<br />
B<br />
B<br />
Б<br />
24. Свемирска летелица се налази 3 km изнад површине Mесеца. орбита Одреди<br />
орбита<br />
пречник кратера кружног облика ако се тачка ивице кратера која је<br />
18º<br />
најближа летелици из ње види под углом од 25° у односу на орбиту<br />
25º<br />
25º<br />
летелице, а њој дијаметрално супротна тачка под углом од 18°.<br />
x<br />
25. Тангенте t 1<br />
и t 2<br />
конструи<strong>са</strong>не су из тачке A на кружницу k(O, 4 cm). y<br />
Ако је |OA| = 10 cm, одреди угао под којим се секу тангенте t 1<br />
и t 2<br />
.<br />
орбита<br />
18º<br />
3 km 3 km<br />
x<br />
y<br />
25º<br />
y<br />
18º<br />
x<br />
3 km<br />
26. Ако су α и β ошти углови троугла ABC који належу на страницу c и h c<br />
је висина која одговара страници c, докажи да је<br />
c<br />
h c<br />
=<br />
ctg α + ctg β .<br />
27. Одреди полупречник круга који је упи<strong>са</strong>н у једнакокраки троугао чија је<br />
основица 2 cm и угао при врху 30°.<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.<br />
289
10<br />
1<br />
2 57648 9<br />
290<br />
Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући<br />
фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу<br />
<strong>са</strong> места и у време које он одабере, без писмене <strong>са</strong>гласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.