PATRULATERUL CONVEX suma unghiurilor și diagonalele - EXERCIȚII REZOLVATE (clasa a VII-a)

Echipa Școala Virtuală · materie predată pe video de prof. Alexandra Pavel · publicat

Un patrulater este convex dacă, pentru fiecare latură, celelalte două vârfuri se află de aceeași parte a dreptei care conține latura. Suma măsurilor unghiurilor unui patrulater convex este 360∘, iar diagonalele lui se intersectează în interior. Mai jos găsești definiția, elementele, unghiurile exterioare și 8 exerciții rezolvate pas cu pas, de la ușor la greu.

Ce este un patrulater convex și ce elemente are

Fie patru puncte A, B, C, D, oricare trei necoliniare. Figura formată din segmentele AB, BC, CD, DA, care se ating doar la capete, se numește patrulater. Patrulaterul este convex dacă, oricare ar fi latura aleasă, celelalte două vârfuri se află de aceeași parte a dreptei care conține latura. Dacă măcar o latură are vârfurile rămase de o parte și de alta a dreptei ei, patrulaterul este neconvex (concav).

Patrulaterul convex ABCD cu diagonalele AC și BD, care se intersectează în punctul O, în interiorul patrulateruluiABCDO
Patrulaterul convex ABCD: diagonalele AC și BD se intersectează în punctul O, aflat în interiorul figurii.

Elementele patrulaterului ABCD:

  • vârfurile A, B, C, D și laturile AB, BC, CD, DA. Laturile care au un vârf comun sunt consecutive (AB și BC), iar cele fără vârf comun sunt opuse (AB și CD);
  • unghiurile ∠A, ∠B, ∠C, ∠D. Unghiurile A și C, respectiv B și D, sunt opuse;
  • diagonalele AC și BD, segmentele care unesc vârfuri opuse. Un patrulater are exact două diagonale;
  • perimetrul, suma lungimilor laturilor: P= AB+BC+CD+DA.

Diagonala AC împarte patrulaterul convex în triunghiurile ABC și ACD. Unghiurile celor două triunghiuri formează exact unghiurile patrulaterului, iar fiecare triunghi are 180∘. De aici:

m(∠A)+ m(∠B)+ m(∠C)+ m(∠D)= 360∘

Trei consecințe folositoare:

  • Într-un patrulater convex, fiecare unghi are mai puțin de 180∘. Dacă un calcul îți dă un unghi mai mare de 180∘, patrulaterul este neconvex, cu un vârf „intrat” spre interior.
  • Diagonalele unui patrulater convex se intersectează într-un punct aflat în interiorul patrulaterului. La un patrulater neconvex, una dintre diagonale rămâne în afara figurii.
  • Unghiul exterior dintr-un vârf este suplementul unghiului interior. Luând câte un unghi exterior în fiecare vârf, suma lor este 4⋅180∘−360∘= 360∘.

Exerciții rezolvate : patrulaterul convex

Încearcă întâi singur, apoi deschide rezolvarea și compară pașii.

EXERCIȚIUL 1Al patrulea unghiușor

Patrulaterul convex ABCD are m(∠A)= 75∘, m(∠B)= 120∘ și m(∠C)= 65∘. Calculează măsura unghiului D.

Exercițiul 1: patrulaterul convex ABCD cu unghiurile A de 75 de grade, B de 120 de grade și C de 65 de grade75°120°65°ABCD
Rezolvare pas cu pas
  1. Suma unghiurilor unui patrulater convex este 360∘.
  2. Aduni unghiurile cunoscute: 75∘+120∘+65∘= 260∘.
  3. m(∠D)= 360∘−260∘= 100∘.
  4. Verificare: 100∘ este mai mic decât 180∘, ca toate unghiurile unui patrulater convex.

Răspuns: m(∠D)= 100∘

EXERCIȚIUL 2Unghiuri direct proporționale cu numere dateușor

Unghiurile patrulaterului convex MNPQ au măsurile direct proporționale cu numerele 2, 3, 4 și 6. Calculează măsura fiecărui unghi.

Rezolvare pas cu pas
  1. Notezi unghiurile cu 2k, 3k, 4k și 6k.
  2. Suma lor este 360∘: 2k+3k+4k+6k= 15k= 360∘, deci k=24∘.
  3. m(∠M)= 48∘, m(∠N)= 72∘, m(∠P)= 96∘, m(∠Q)= 144∘.
  4. Verificare: 48∘+ 72∘+ 96∘+ 144∘= 360∘, iar toate sunt sub 180∘.

Răspuns: 48∘, 72∘, 96∘, 144∘

EXERCIȚIUL 3Laturi exprimate prin numere consecutiveușor

Lungimile laturilor unui patrulater convex, exprimate în centimetri, sunt patru numere naturale consecutive, iar perimetrul patrulaterului este 38 cm. Află lungimile laturilor.

Rezolvare pas cu pas
  1. Notezi cea mai mică latură cu n. Celelalte sunt n+1, n+2, n+3.
  2. Perimetrul: n+(n+1)+(n+2)+(n+3)= 4n+6= 38.
  3. 4n=32, deci n=8.
  4. Laturile au 8 cm, 9 cm, 10 cm și 11 cm. Verificare: 8+9+10+11=38.

Răspuns: 8 cm, 9 cm, 10 cm, 11 cm

EXERCIȚIUL 4Poate fi patrulaterul convex?mediu

Patrulaterul ABCD are m(∠A)= 60∘, m(∠B)= 50∘ și m(∠D)= 40∘. Calculează măsura unghiului interior C și stabilește dacă patrulaterul este convex.

Exercițiul 4: patrulaterul ABCD cu unghiurile A de 60 de grade, B de 50 de grade și D de 40 de grade60°50°40°ABDC
Pe figură nu este marcat unghiul din C: măsura lui se calculează. Diagonala BD, punctată, trece prin exteriorul patrulaterului.
Rezolvare pas cu pas
  1. Și la patrulaterul neconvex, suma unghiurilor interioare este 360∘: diagonala AC, care este în interior, îl împarte tot în două triunghiuri.
  2. m(∠C)= 360∘−60∘−50∘−40∘= 210∘.
  3. Un unghi interior de 210∘ este mai mare decât 180∘, ceea ce la un patrulater convex nu se poate.
  4. Deci patrulaterul este neconvex: vârful C este „intrat” în interiorul triunghiului ABD, iar diagonala BD rămâne în afara patrulaterului.

Răspuns: m(∠C)= 210∘; patrulaterul nu este convex

EXERCIȚIUL 5Unghiurile exterioaremediu

Patrulaterul convex ABCD are unghiurile exterioare din A, B și C de 100∘, 95∘, respectiv 80∘. Calculează unghiurile interioare ale patrulaterului și unghiul exterior din D.

Exercițiul 5: patrulaterul convex ABCD cu laturile prelungite și unghiurile exterioare din A, B și C100°95°80°ABCD
Rezolvare pas cu pas
  1. Unghiul exterior și unghiul interior din același vârf sunt suplementare: m(∠A)= 180∘−100∘= 80∘.
  2. La fel: m(∠B)= 180∘−95∘= 85∘ și m(∠C)= 180∘−80∘= 100∘.
  3. Din suma unghiurilor interioare: m(∠D)= 360∘−80∘−85∘−100∘= 95∘.
  4. Unghiul exterior din D are 180∘−95∘= 85∘.
  5. Verificare: 100∘+ 95∘+ 80∘+ 85∘= 360∘, suma unghiurilor exterioare.

Răspuns: 80∘, 85∘, 100∘, 95∘; unghiul exterior din D are 85∘

EXERCIȚIUL 6Două perechi de laturi consecutive congruentemediu

Patrulaterul convex ABCD are AB=AD și CB=CD. Știind că m(∠BAD)= 70∘ și m(∠BCD)= 110∘, calculează măsurile unghiurilor B și D.

Exercițiul 6: patrulaterul convex ABCD cu AB = AD, CB = CD, unghiul BAD de 70 de grade și unghiul BCD de 110 grade70°110°ABDC
Unghiurile din B și D nu sunt marcate ca unghiuri drepte: măsura lor se calculează.
Rezolvare pas cu pas
  1. Compari triunghiurile ABC și ADC: AB=AD, CB=CD, iar latura AC este comună.
  2. Din cazul de congruență latură-latură-latură, △ABC≡△ADC, deci unghiurile corespunzătoare sunt congruente: ∠ABC≡∠ADC.
  3. Suma unghiurilor patrulaterului: 70∘+ 110∘+ m(∠B)+ m(∠D)= 360∘, deci m(∠B)+m(∠D)= 180∘.
  4. Unghiurile B și D sunt egale, deci fiecare are 180∘2= 90∘.

Răspuns: m(∠B)= m(∠D)= 90∘

EXERCIȚIUL 7Suma diagonalelor și perimetrulgreu

Patrulaterul convex ABCD are AB=6 cm, BC=7 cm, CD=8 cm și DA=9 cm. Diagonalele se intersectează în O. Arată că suma diagonalelor este mai mare de 15 cm și mai mică de 30 cm.

Exercițiul 7: patrulaterul convex ABCD cu laturile de 6, 7, 8 și 9 cm și diagonalele care se intersectează în OACBDO6 cm7 cm8 cm9 cm
Figura nu îți dă lungimile diagonalelor: inegalitățile se demonstrează doar din laturi.
Rezolvare pas cu pas
  1. Patrulaterul este convex, deci O se află pe ambele diagonale, între capetele lor: AC=AO+OC și BD=BO+OD.
  2. Inegalitatea triunghiului în triunghiurile AOB, BOC, COD, DOA: AB<AO+OB, BC<BO+OC, CD<CO+OD, DA<DO+OA.
  3. Aduni: AB+ BC+ CD+ DA<2(AO+OC)+ 2(BO+OD)= 2(AC+BD). Perimetrul este 30 cm, deci AC+BD>15 cm.
  4. Pentru cealaltă inegalitate: AC<AB+BC=13 cm (triunghiul ABC) și BD<BC+CD=15 cm (triunghiul BCD).
  5. Aduni: AC+BD<13+15= 28 cm, deci cu atât mai mult AC+BD<30 cm, adică mai puțin decât perimetrul.

Răspuns: 15 cm <AC+BD<30 cm

EXERCIȚIUL 8Unghiul dintre două bisectoaregreu

În patrulaterul convex ABCD, m(∠C)= 100∘ și m(∠D)= 120∘. Bisectoarele unghiurilor A și B se intersectează în punctul E. Calculează m(∠AEB) și arată că este semisuma unghiurilor C și D.

Exercițiul 8: patrulaterul convex ABCD cu unghiul C de 100 de grade, unghiul D de 120 de grade și bisectoarele unghiurilor A și B, care se intersectează în E100°120°ABDCE
Unghiul AEB nu este marcat pe figură: măsura lui este răspunsul.
Rezolvare pas cu pas
  1. Din suma unghiurilor: m(∠A)+m(∠B)= 360∘−100∘−120∘= 140∘.
  2. Bisectoarele împart unghiurile în jumătăți, deci m(∠EAB)+m(∠EBA)= m(∠A)+m(∠B)2= 140∘2= 70∘.
  3. În triunghiul AEB: m(∠AEB)= 180∘−70∘= 110∘.
  4. Semisuma unghiurilor C și D: 100∘+120∘2= 110∘. Cele două rezultate coincid.
  5. Nu a fost nevoie de m(∠A) și m(∠B) separat, ci doar de suma lor. Regula este generală: m(∠AEB)= m(∠C)+m(∠D)2.

Răspuns: m(∠AEB)= 110∘= 100∘+120∘2

Cum recunoști un exercițiu pe patrulaterul convex

  • Se dau trei unghiuri, unghiuri proporționale sau exprimate cu o necunoscută: pornești de la suma de 360∘.
  • Se întreabă dacă patrulaterul poate fi convex: calculezi toate unghiurile și verifici că fiecare este sub 180∘.
  • Apar diagonalele și inegalități între lungimi: folosești punctul lor de intersecție, aflat în interior, și inegalitatea triunghiului.

Greșeli frecvente la patrulaterul convex

  • Folosești 180∘ în loc de 360∘. Suma de 180∘ este a triunghiului. Patrulaterul se împarte printr-o diagonală în două triunghiuri, deci are 2⋅180∘= 360∘.
  • Accepți un unghi mai mare de 180∘ la un patrulater convex. Dacă îți iese un unghi de peste 180∘, fie ai greșit calculul, fie patrulaterul nu este convex. Verifică întotdeauna rezultatul.
  • Aduni unghiul exterior la cel interior ca să obții 360∘. Unghiul exterior și cel interior din același vârf sunt suplementare: suma lor este 180∘. Suma de 360∘ este a celor patru unghiuri exterioare, câte unul din fiecare vârf.

Exersează : patrulaterul convex

Din același capitol

Întrebări frecvente despre patrulaterul convex

Cum îmi dau seama dacă un patrulater este convex?

Iei pe rând fiecare latură și verifici că celelalte două vârfuri sunt de aceeași parte a dreptei ei. Mai simplu: dacă toate unghiurile au sub 180∘ și diagonalele se intersectează în interior, patrulaterul este convex.

De ce suma unghiurilor unui patrulater este 360 de grade?

O diagonală împarte patrulaterul în două triunghiuri. Unghiurile celor două triunghiuri formează împreună unghiurile patrulaterului, iar fiecare triunghi are 180∘: 180∘+180∘= 360∘.

Câte diagonale are un patrulater?

Două: AC și BD, fiecare unind două vârfuri opuse. Laturile unesc vârfuri consecutive, deci nu sunt diagonale.

Vrei să stăpânești toată materia, nu doar acest subiect?

Lecții video cu profesori, teste și fișe de lucru pentru tot gimnaziul - într-un singur abonament.

Abonează-te - 5 lei prima lună →

Vrei mai mult? Vezi toate resursele de matematică pentru clasele 5-8 →

Verifică-te: 5 întrebări

Alege un răspuns și vezi imediat dacă e corect. Nu se salvează nimic, îl poți relua oricând.

  1. 1. Care dintre următoarele afirmații definește corect un patrulater convex?

  2. 2. Suma unghiurilor interioare ale unui patrulater convex este egală cu:

  3. 3. Într-un patrulater convex  ABCD , diagonalele sunt segmentele:

  4. 4. Care este proprietatea diagonalelor unui patrulater convex față de interiorul său?

  5. 5. Un patrulater  ABCD  are unghiurile:  A^=80° ,  B^=110° ,  C^=95° . Cât măsoară unghiul  D^ ?

Despre acest articol

Redactat de
Echipa editorială Școala Virtuală. Răspundem de conținutul lui și îl corectăm când găsim o greșeală.
Pe ce se bazează
Programa școlară în vigoare pentru gimnaziu, la matematică - aceleași noțiuni, în aceeași ordine în care se predau la clasă.
Cine predă tema
Alexandra Pavel, profesor de matematică cu 15 ani la catedră, predă lecțiile video de matematică pentru clasele V-VIII.
Publicat