POLIGOANE REGULATE ÎNSCRISE ÎN CERC latura, apotema și aria - EXERCIȚII REZOLVATE (clasa a VII-a)

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

Un poligon regulat are toate laturile și toate unghiurile congruente, iar vârfurile lui se află pe un cerc. În cercul de rază R, latura triunghiului echilateral înscris este R3, a pătratului este R2, iar a hexagonului regulat este chiar R. Mai jos găsești unghiul la centru, apotema, aria și 8 exerciții rezolvate pas cu pas, de la ușor la greu.

Elementele unui poligon regulat înscris și formulele de bază

Un poligon regulat are toate laturile congruente și toate unghiurile congruente: triunghiul echilateral, pătratul, hexagonul regulat. Orice poligon regulat se poate înscrie într-un cerc, iar centrul O al cercului se numește și centrul poligonului. Pentru un poligon regulat cu n laturi, înscris în cercul de rază R, folosești următoarele elemente:

Hexagonul regulat ABCDEF înscris în cercul cu centrul O: raza OA, unghiul la centru AOB și apotema OM, perpendiculară pe latura BC60°OABCDEFM
Hexagonul regulat înscris: unghiul la centru AOB are 60∘, triunghiul AOB este echilateral, iar apotema OM cade în mijlocul laturii BC.
  • unghiul la centru, format de razele duse la capetele unei laturi. Vârfurile împart cercul în n arce congruente, deci unghiul la centru are 360∘n;
  • apotema a, distanța de la centru la o latură, adică perpendiculara OM pe latură. Piciorul ei, M, este mijlocul laturii;
  • perimetrul P=n⋅ℓ, unde ℓ este latura.

Razele duse în vârfuri împart poligonul în n triunghiuri isoscele congruente, cu baza ℓ și înălțimea a. Adunând ariile lor obții aria poligonului regulat:

𝒜= P⋅a2

Pentru cele trei poligoane din programă, latura și apotema se scriu direct cu raza:

poligonulunghiul la centrulatura ℓapotema a
triunghi echilateral120∘R3R2
pătrat90∘R2R22
hexagon regulat60∘RR32

Nu trebuie să tocești tabelul. La hexagon, triunghiul AOB are OA=OB și unghiul la centru de 60∘, deci este echilateral: latura este egală cu raza, iar apotema este înălțimea acestui triunghi. La pătrat, diagonala este diametru, deci ℓ2+ℓ2= (2R)2, din teorema lui Pitagora. La triunghiul echilateral, centrul cercului este și centrul de greutate: el împarte înălțimea în 23 (raza) și 13 (apotema), deci înălțimea are R+R2= 3R2.

Exerciții rezolvate : poligoanele regulate înscrise în cerc

Încearcă întâi singur, apoi deschide rezolvarea și compară pașii.

EXERCIȚIUL 1Unghiul la centru și unghiul poligonuluiușor

Calculează unghiul la centru și măsura unui unghi al poligonului pentru un octogon regulat (8 laturi) și pentru un pentagon regulat (5 laturi), înscrise într-un cerc.

Rezolvare pas cu pas
  1. Octogonul: vârfurile împart cercul în 8 arce congruente, deci unghiul la centru are 360∘8= 45∘.
  2. Triunghiul AOB (cu OA=OB) este isoscel, deci unghiurile de la bază au câte 180∘−45∘2= 67,5∘.
  3. Unghiul octogonului din B este format din două astfel de unghiuri (de o parte și de alta a razei OB): 2⋅67,5∘= 135∘.
  4. Pentagonul: unghiul la centru are 360∘5= 72∘, unghiurile de la bază 180∘−72∘2= 54∘, iar unghiul pentagonului 2⋅54∘= 108∘.

Răspuns: octogon: 45∘ și 135∘; pentagon: 72∘ și 108∘

EXERCIȚIUL 2Pătratul înscris, din razăușor

Pătratul ABCD este înscris în cercul cu centrul O și raza de 6 cm. Calculează latura, perimetrul, apotema și aria pătratului.

Exercițiul 2: pătratul ABCD înscris în cercul cu centrul O și raza de 6 cmOABCD6 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Diagonala AC trece prin centru, deci este diametru: AC=12 cm. Unghiul la centru AOB are 360∘4= 90∘.
  2. În triunghiul dreptunghic isoscel AOB: AB2= 62+62= 72, deci ℓ= 72= 62 cm.
  3. Perimetrul: P= 4⋅62= 242 cm. Apotema este jumătate din latură: a=32 cm.
  4. Aria: 𝒜= ℓ2= 72 cm². Verificare cu formula generală: P⋅a2= 242⋅322= 1442= 72 cm².

Răspuns: ℓ=62 cm, P=242 cm, a=32 cm, 𝒜=72 cm²

EXERCIȚIUL 3Hexagonul regulat, din razăușor

Hexagonul regulat ABCDEF este înscris în cercul cu centrul O și raza de 8 cm. Calculează latura, perimetrul, apotema și aria hexagonului.

Exercițiul 3: hexagonul regulat ABCDEF înscris în cercul cu centrul O și raza de 8 cmOABCDEF8 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Unghiul la centru are 360∘6= 60∘, iar OA=OB, deci triunghiul AOB este echilateral: ℓ=R=8 cm.
  2. Perimetrul: P=6⋅8=48 cm.
  3. Apotema este înălțimea triunghiului echilateral AOB: a= 832= 43 cm.
  4. Aria: 𝒜= P⋅a2= 48⋅432= 963 cm². Același rezultat dau șase triunghiuri echilaterale de latură 8: 6⋅6434= 963.

Răspuns: ℓ=8 cm, P=48 cm, a=43 cm, 𝒜= 963 cm²

EXERCIȚIUL 4Triunghiul echilateral înscris, din razămediu

Triunghiul echilateral ABC este înscris în cercul cu centrul O și raza de 6 cm, iar AM este înălțimea lui. Calculează înălțimea AM, apotema OM, latura, perimetrul și aria triunghiului.

Exercițiul 4: triunghiul echilateral ABC înscris în cercul cu centrul O și raza de 6 cm, cu înălțimea AMOABCM6 cm
Punctul O este pe înălțimea AM; lungimile AM și OM se calculează, nu se citesc de pe desen.
Rezolvare pas cu pas
  1. În triunghiul echilateral, înălțimile sunt și mediane, iar centrul cercului circumscris coincide cu centrul de greutate G. Deci O se află pe AM și AO= 23⋅AM.
  2. AO=R=6 cm, deci AM= 3⋅62= 9 cm, iar apotema OM=9−6=3 cm, adică R2.
  3. Înălțimea triunghiului echilateral este ℓ32, deci ℓ32= 9 și ℓ= 183= 1833= 63 cm, adică R3.
  4. Perimetrul: P= 3⋅63= 183 cm. Aria: BC⋅AM2= 63⋅92= 273 cm².

Răspuns: AM=9 cm, OM=3 cm, ℓ=63 cm, P=183 cm, 𝒜= 273 cm²

EXERCIȚIUL 5Raza cercului, pornind de la pătratmediu

Un pătrat ABCD are perimetrul de 40 cm. Calculează raza cercului circumscris pătratului și apotema pătratului.

Exercițiul 5: pătratul ABCD cu perimetrul de 40 cm și cercul circumscris lui, cu centrul OOABCD
Rezolvare pas cu pas
  1. Latura: ℓ= 404= 10 cm.
  2. Din ℓ=R2: R= 102= 1022= 52 cm.
  3. Altfel: diagonala pătratului este diametrul, AC=102 cm, iar raza este jumătate din ea.
  4. Apotema este distanța de la centru la latură, adică jumătate din latură: a=5 cm.

Răspuns: R=52 cm, a=5 cm

EXERCIȚIUL 6Raza și apotema, pornind de la triunghiul echilateralmediu

Triunghiul echilateral ABC are latura de 12 cm. Calculează raza cercului circumscris și apotema triunghiului.

Exercițiul 6: triunghiul echilateral ABC cu latura de 12 cm și cercul circumscris lui, cu centrul OOABC12 cm
Rezolvare pas cu pas
  1. Înălțimea: h= 1232= 63 cm.
  2. Centrul cercului este centrul de greutate, deci R= 23⋅h= 2⋅633= 43 cm.
  3. Apotema este restul înălțimii: a= 13⋅h= 23 cm.
  4. Verificare: R3= 43⋅3= 12 cm, chiar latura dată, iar a=R2.

Răspuns: R=43 cm, a=23 cm

EXERCIȚIUL 7Trei poligoane în același cercgreu

În același cerc cu raza de 6 cm se înscriu un triunghi echilateral, un pătrat și un hexagon regulat. Calculează perimetrele celor trei poligoane și ordonează-le crescător, fără să folosești aproximări.

Rezolvare pas cu pas
  1. Triunghiul: ℓ3=63 cm, P3= 3⋅63= 183 cm.
  2. Pătratul: ℓ4=62 cm, P4= 4⋅62= 242 cm.
  3. Hexagonul: ℓ6=6 cm, P6=36 cm.
  4. Ca să compari exact, introduci factorii sub radical: 183= 324⋅3= 972, 242= 576⋅2= 1152, 36=1296.
  5. 972<1152<1296, deci P3<P4<P6. Cu cât poligonul are mai multe laturi, cu atât perimetrul lui se apropie de lungimea cercului.

Răspuns: P3=183 cm <P4=242 cm <P6=36 cm

EXERCIȚIUL 8Tip Evaluare Națională: dreptunghiul din hexagongreu

Hexagonul regulat ABCDEF are latura de 4 cm și este înscris în cercul cu centrul O. a) Calculează perimetrul hexagonului. b) Arată că AD=8 cm. c) Arată că ABDE este dreptunghi și calculează aria lui.

Exercițiul 8: hexagonul regulat ABCDEF cu latura de 4 cm, cercul circumscris cu centrul O și patrulaterul ABDEOABCDEF4 cm
Unghiurile patrulaterului ABDE nu sunt marcate ca drepte: asta se demonstrează la punctul c).
Rezolvare pas cu pas
  1. a) P=6⋅4=24 cm.
  2. b) La hexagonul regulat, raza este egală cu latura: R=4 cm. Arcul AD cuprinde trei laturi, deci m(∠AOD)= 3⋅60∘= 180∘: A, O, D sunt coliniare și AD este diametru, AD=2⋅4=8 cm.
  3. c) La fel, BE este diametru. Unghiurile ABD, BDE, DEA, EAB sunt înscrise în semicerc (cuprind diametrele AD, respectiv BE), deci toate au 90∘: ABDE este dreptunghi.
  4. În triunghiul dreptunghic ABD: BD2= AD2−AB2= 64−16= 48, deci BD= 48= 43 cm.
  5. Aria dreptunghiului: AB⋅BD= 4⋅43= 163 cm².

Răspuns: a) 24 cm; b) AD=8 cm; c) 𝒜ABDE= 163 cm²

Cum recunoști un exercițiu cu poligoane regulate înscrise

  • Apar cuvintele „triunghi echilateral”, „pătrat” sau „hexagon regulat” împreună cu „înscris în cerc”, „cerc circumscris” sau „raza cercului”.
  • Se cere latura, apotema, perimetrul sau aria pornind de la rază, ori raza pornind de la latură: folosești tabelul și îl verifici cu triunghiul format de două raze și o latură.
  • Se unesc vârfuri neconsecutive ale unui hexagon sau ale unui pătrat: caută diametrele și unghiurile înscrise în semicerc.

Greșeli frecvente la poligoanele regulate înscrise în cerc

  • Încurci latura triunghiului cu latura pătratului. Triunghiul are latura cea mai mare dintre cele trei, R3, pentru că are cele mai puține laturi. Pătratul are R2, hexagonul R.
  • Iei raza drept apotemă. Raza merge din centru până într-un vârf, apotema din centru până la mijlocul unei laturi, perpendicular pe ea. Apotema este întotdeauna mai mică decât raza.
  • Pui toată înălțimea triunghiului echilateral drept rază. Centrul cercului împarte înălțimea în două părți: raza are 23 din înălțime, iar apotema 13. La R=6 cm, înălțimea are 9 cm, nu 6 cm.

Exersează : poligoanele regulate înscrise în cerc

Din același capitol

Întrebări frecvente despre poligoanele regulate înscrise în cerc

Ce este apotema unui poligon regulat?

Este distanța de la centrul poligonului la una dintre laturi, adică lungimea perpendicularei duse din centru pe latură. Ea cade în mijlocul laturii și este folosită la arie: 𝒜= P⋅a2.

De ce latura hexagonului regulat este egală cu raza?

Două raze duse la capetele unei laturi formează un unghi la centru de 60∘. Triunghiul format este isoscel cu un unghi de 60∘, deci echilateral: latura este egală cu raza.

Pot calcula aria pătratului înscris fără latură?

Da. Diagonalele pătratului sunt diametre, deci au 2R și sunt perpendiculare. Aria este 2R⋅2R2= 2R2. Pentru R=6 cm obții 72 cm².

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. Un poligon regulat înscris într-un cerc are toate vârfurile pe cerc. Cum se numește cercul în care este înscris poligonul regulat?

  2. 2. Un hexagon regulat este înscris într-un cerc cu raza  R . Care este lungimea laturii hexagonului regulat?

  3. 3. Un pătrat este înscris într-un cerc cu raza  R . Care este lungimea laturii pătratului?

  4. 4. Un poligon regulat cu  n  laturi este înscris într-un cerc. Cât măsoară unghiul la centru corespunzător fiecărei laturi?

  5. 5. Un triunghi echilateral este înscris într-un cerc cu raza  R . Care este lungimea laturii triunghiului echilateral?

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