2.1 Yhtenevyyden ja yhdenmuotoisuuden käsite

Samankaltaiset tiedostot
M 1 ~M 2, jos monikulmioiden vastinkulmat ovat yhtä suuret ja vastinsivujen pituuksien suhteet ovat yhtä suuret eli vastinsivut ovat verrannolliset

MAA3 TEHTÄVIEN RATKAISUJA

Pyramidi 3 Geometria tehtävien ratkaisut sivu a)

4.3 Kehäkulma. Keskuskulma

Kolmion merkilliset pisteet ja kulman puolittajalause

Juuri 3 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Juuri 3 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

4.1 Urakäsite. Ympyräviiva. Ympyrään liittyvät nimitykset

Ympyrä 1/6 Sisältö ESITIEDOT: käyrä, kulma, piste, suora

1.2 Kulma. Kulmien luokittelua. Paralleeliaksiooma

GEOMETRIA MAA3 Geometrian perusobjekteja ja suureita

Geometrian kertausta. MAB2 Juhani Kaukoranta Raahen lukio

Ratkaisut vuosien tehtäviin

Hilbertin aksioomat ja tarvittavat määritelmät Tiivistelmä Geometria-luentomonisteesta Heikki Pitkänen

Monikulmiot 1/5 Sisältö ESITIEDOT: kolmio

Geometriaa GeoGebralla Lisätehtäviä nopeasti eteneville

Tarkastellaan neliötä, jonka sivun pituus on yksi metri. Silloinhan sen pinta-ala on 1m 1m

Vastaukset 1. A = (-4,3) B = (6,1) C = (4,8) D = (-7,-1) E = (-1,0) F = (3,-3) G = (7,-9) 3. tämä on ihan helppoa

Ratkaisut vuosien tehtäviin

5 TASOGEOMETRIA. ALOITA PERUSTEISTA 190A. Muunnetaan 23,5 m eri yksiköihin. 23,5 m = 235 dm = 2350 cm = mm ja 23,5 m = 0,0235 km

Klassinen geometria. An elegant weapon for a more civilized age. - Obi-Wan Kenobi. Ville Tilvis, Esa Vesalainen,

Kolmion kulmien summa. Maria Sukura

203 Asetetaan neliöt tasoon niin, että niiden keskipisteet yhtyvät ja eräiden sivujen välille muodostuu 45 kulma.

Tasokuvioita. Monikulmio: Umpinainen eli suljettu, itseään leikkaamaton murtoviivan rajaama tason osa on monikulmio. B

Geometriaa kuvauksin. Siirto eli translaatio

GEOMETRIAN PERUSTEITA. Maria Lehtonen. Pro gradu -tutkielma Joulukuu 2007 MATEMATIIKAN LAITOS TURUN YLIOPISTO

7.lk matematiikka. Geometria 2. Hatanpään koulu 7B ja 7C Kevät 2017 Janne Koponen

Suorakulmainen kolmio

Kartio ja pyramidi

Vanhoja koetehtäviä. Analyyttinen geometria 2016

I Geometrian rakentaminen pisteestä lähtien

kartiopinta kartio. kartion pohja, suora ympyräkartio vino pyramidiksi

A-osio. Ilman laskinta. MAOL-taulukkokirja saa olla käytössä. Maksimissaan tunti aikaa. Laske kaikki tehtävät:

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Juuri 3 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

PRELIMINÄÄRIKOE PITKÄ MATEMATIIKKA

Valitse vain kuusi tehtävää! Tee etusivun yläreunaan pisteytysruudukko! Kaikkiin tehtäviin tarvittavat välivaiheet esille!

Pistetulo eli skalaaritulo

Tässä osassa ei käytetä laskinta. Kaikkiin tehtäviin laskuja tai perusteluja näkyviin, ellei muuta ole mainittu.

MAA3 HARJOITUSTEHTÄVIÄ

GEOMETRIAN PERUSTEITA

2 MONIKULMIOIDEN GEOMETRIAA

{ 2v + 2h + m = 8 v + 3h + m = 7,5 2v + 3m = 7, mistä laskemmalla yhtälöt puolittain yhteen saadaan 5v + 5h + 5m = 22,5 v +

Tee konseptiin pisteytysruudukko! Muista kirjata nimesi ja ryhmäsi. Lue ohjeet huolellisesti!

1 2 x2 + 1 dx. (2p) x + 2dx. Kummankin integraalin laskeminen oikein (vastaukset 12 ja 20 ) antaa erikseen (2p) (integraalifunktiot

MATEMATIIKAN KOE, LYHYT OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

7.lk matematiikka. Geometria 3. Hatanpään koulu 7B ja 7C Kevät 2017 Janne Koponen

TYÖPAJA 1: Tasogeometriaa GeoGebran piirtoalue ja työvälineet

a) Arkistokatu ja Maaherrankatu ovat yhdensuuntaiset. Väite siis pitää paikkansa.

3 Ympyrä ja kolmion merkilliset pisteet

RATKAISUT a + b 2c = a + b 2 ab = ( a ) 2 2 ab + ( b ) 2 = ( a b ) 2 > 0, koska a b oletuksen perusteella. Väite on todistettu.

Tasogeometria. Tasogeometrian käsitteitä ja osia. olevia pisteitä. Piste P on suoran ulkopuolella.

Tehtävien ratkaisut

Ratkaisuja, Tehtävät

Pituus on positiivinen, joten kateetin pituus on 12.

Geometrian perusteet. Luvun 4 harjoitustehtävien ratkaisuhahmotelmia

x+3 = n(y 3) y +n = 3(x n). Kun ylemmästä yhtälöstä ratkaistaan x = n(y 3) 3 ja sijoitetaan alempaan, saadaan

Tekijä Pitkä matematiikka


Tee konseptiin pisteytysruudukko! Muista kirjata nimesi ja ryhmäsi. Valitse 6 tehtävää!

Kolmiot ABC ja DEF ovat keskenään yhdenmuotoisia eli ABC DEF. Ratkaise. 6,0 cm. Koska vastinkulmat ovat yhtä suuret, myös kulman a suuruus on 29.

Helsingin, Jyväskylän, Oulun, Tampereen ja Turun yliopisto Matematiikan valintakoe klo 10 13

Helsingin seitsemäsluokkalaisten matematiikkakilpailu Ratkaisuita

TYÖPAJA 1: Tasogeometriaa GeoGebran piirtoalue ja työvälineet

2. a- ja b-kohdat selviä, kunhan kutakuinkin tarkka, niin a-kohta 1 p b-kohta 1 p

Tasogeometriaa GeoGebran piirtoalue ja työvälineet

Lieriö ja särmiö Tarkastellaan pintaa, joka syntyy, kun tasoa T leikkaava suora s liikkuu suuntansa

2 Pistejoukko koordinaatistossa

A-osa. Ratkaise kaikki tämän osan tehtävät. Tehtävät arvostellaan pistein 0-6. Taulukkokirjaa saa käyttää apuna, laskinta ei.

C. Montako prosenttia pinta-ala kasvaa, jos mittakaava suurenee 5%? a) 5 % b) 7 % c) 9 % d) 10 % e) 15 %

11. Geometria Valikot ja näppäintoiminnot. Geometriasovelluksessa voit tehdä puhdasta tai analyyttista geometriaa.

Laudatur 4 MAA4 ratkaisut kertausharjoituksiin

1. a. Ratkaise yhtälö 8 x 5 4 x + 2 x+2 = 0 b. Määrää joku toisen asteen epäyhtälö, jonka ratkaisu on 2 x 1.

Kenguru 2015 Student (lukiosarja)

Eukleidinen geometria aksiomaattisena systeeminä

Avaruuden kolme sellaista pistettä, jotka eivät sijaitse samalla suoralla, määräävät

Oppimateriaali oppilaalle ja opettajalle : GeoGebra oppilaan työkaluna ylioppilaskirjoituksissa 2016 versio 0.8

1. a) b) Nollakohdat: 20 = c) a b a b = + ( a b)( a + b) Derivaatan kuvaajan numero. 1 f x x x g x x x x. 3. a)

Tekijä Pitkä matematiikka a) p = 2πr r = 4,5 = 2π 4,5 = 28, piiri on 28 cm. A = πr 2 r = 4,5

Pituus- ja pinta-alayksiköt. m dm cm mm. km hm dam m. a) neljän pienen kohteen pituus millimetreiksi, senttimetreiksi ja desimetreiksi

Lukion. Calculus. Paavo Jäppinen Alpo Kupiainen Matti Räsänen Otava PIKATESTIN JA KERTAUSKOKEIDEN TEHTÄVÄT RATKAISUINEEN

Kenguru Student (lukion 2. ja 3. vuosi) sivu 1 / 6

C. Montako prosenttia pinta-ala kasvaa, jos mittakaava suurenee 5%? a) 5 % b) 7 % c) 9 % d) 10 % e) 15 %

Kenguru 2019 Student Ratkaisut

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ Merkitään f(x) =x 3 x. Laske a) f( 2), b) f (3) ja c) YLIOPPILASTUTKINTO- LAUTAKUNTA

Tekijät: Hellevi Kupila, Katja Leinonen, Tuomo Talala, Hanna Tuhkanen, Pekka Vaaraniemi

Suora 1/5 Sisältö ESITIEDOT: vektori, koordinaatistot, piste

Osoita, että kaikki paraabelit ovat yhdenmuotoisia etsimällä skaalauskuvaus, joka vie paraabelin y = ax 2 paraabelille y = bx 2. VASTAUS: , b = 2 2

Avainsanat: geometria, kolmio, ympyrä, pallo, trigonometria, kulma

Anna jokaisen kohdan vastaus kolmen merkitsevän numeron tarkkuudella muodossa

2.1 Yhdenmuotoiset suorakulmaiset kolmiot

5 Arkhimedeen aksiooma ja mittaluvut

(iv) Ratkaisu 1. Sovelletaan Eukleideen algoritmia osoittajaan ja nimittäjään. (i) 7 = , 7 6 = = =

Transkriptio:

2.1 Yhtenevyyden ja yhdenmuotoisuuden käsite Tämän päivän lukiogeometrian sisältöjä on melkoisesti supistettu siitä, mitä ne olivat joku vuosikymmen sitten. Sisällöistä ei enää kasata sellaista rakennelmaa, jossa uusi sijoittuu ennestään tunnetun tai opetetun päälle. Olisiko liian jyrkästi sanottu, ettei nykyisillä oppisisällöillä päästä sellaisiin tuloksiin, joihin takavuosikymmeninä oli edes mahdollista päästä. Toisaalta joku on sanonut niinkin, että sopivan sadistinen opettaja saattoi noina aikoina tehdä varsinkin tyttöoppilaiden geometrian tunnit melko ahdistaviksi. Monissa oppikirjoissa lähdetään nykyään käsittelemään kuvioiden yhdenmuotoisuutta suoraan käsittelemättä lainkaan ensin yhteneväisyyttä. Erikoisesti kolmioiden yhtenevyyslauseilla ja niiden soveltamisella oli melkoinen paino takavuosien geometriassa ulottuen aina ns. deduktiiviseen todistamiseen saakka. Toisaalta jo näiden käsitteiden nimitykset paljastavat teräväpäiselle ihmiselle asiasta oleellisen. ****************************************************************** MÄÄRITELMÄ 1 Kahta (taso)kuviota sanotaan yhteneviksi, jos ne voidaan asettaa päällekkäin niin, että ne täydellisesti yhtyvät. (Tarkkaankin katsottaessa nähtäisiin asettelun jälkeen vain yksi kuvio.) Yhteneväisissä kuvioissa kaikki vastinsivut ovat siten täsmälleen saman mittaiset ja vastinkulmat yhtä suuret. Kahden kuvion yhteneväisyyden symbolina käytetään yhtäsuuruusmerkin ja aaltoviivan yhdistelmää: ****************************************************************** Vanhassa geometriassa korostettiin, kuinka piirrosten tuli syntyä pelkästään harpin ja viivoittimen avulla. Jotkut opettajat eivät sallineet edes ruutuvihkoja mistään geokolmioista puhumattakaan. Katsotaan lyhyesti parin esimerkin avulla, millaista kolmioiden yhtenevyyslauseiden rakentaminen oli. Tehtävä 1: Piirrä kolmio, kun tunnetaan sen sivut a, b ja c. a b c

Tehtävän yhteydessä oli, kuten ohessa, annettu kolme janaa ja piirtäminen saatettiin kuvata seuraavasti: Ratkaisu: Piirretään ensin jokin suora ja erotetaan siltä jana AB = c. Tämän jälkeen piste A keskipisteenä ja jana b säteenä piirretään ympyrä sekä piste B keskipisteenä ja jana a säteenä toinen ympyräviiva. Jos nämä kaksi ympyrää leikkaavat toisensa pisteessä C, niin ABC on vaadittu kolmio. Piirtämisen jälkeen suoritettiin tarkastelu, oliko tehtävä aina mahdollinen, ja voitiinko piirtää montakin kolmiota. Edellisessä tehtävässähän on ilmeistä, että jos janojen pituudet ovat kovin toisestaan poikkeavat, kuvauksessa mainitut ympyränkaaret eivät kohtaa, mutta mikäli ne kohtasivat, pääteltiin, että samalle puolelle suoraa voitiin piirtää vain yksi kolmio ja saatiin ensimmäinen yhtenevyyslause (sss): Jos kolmion kaikki sivut ovat yhtä pitkät kuin vastaavat sivut toisessa kolmiossa niin kolmiot ovat yhtenevät. Heti jatkoksi voitiin päätellä sanottujen ympyränkaarten kohtaamisesta tai ei-kohtaamisesta tulos, jonka mukaan kolmiossa kahden sivun summan täytyy olla suurempi ja erotuksen pienemmän kuin kolmannen sivun. Kolmioille voidaan johtaa kaikkiaan viisi yhtenevyyslausetta, joista yhden kanssa on oltava tavallista terävämpänä: Tehtävä 2: Piirrä kolmio, kun tunnetaan sen kaksi sivua a ja c sekä toisen vastainen kulma α. a c α Ratkaisu: Piirretään jokin suora ja erotetaan siltä jana AB = c. Siirretään kulma α siten, että sen kärkipiste tulee pisteeseen A ja oikea kylki yhtyy pisteiden A ja B määräämään suoraan. Jana a säteenä ja B keskipisteenä piirretään ympyräviiva ja jos se kohtaa kulman α vasemman kyljen pisteessä C, niin ABC on vaadittu kolmio.

Tarkastelu: Jana a säteenä ja B keskipisteenä piirretty ympyräviiva saattaa kohdata kulman α vasemman kyljen kahdessa pisteessä, yhdessä pisteessä (a > c) tai ei kohtaa sitä lainkaan (a riittävän lyhyt). α Mieti, millaisia ovat kulman α vastaiset kulmat siinä tapauksessa, että jana a säteenä ja B keskipisteenä piirretty ympyrä kohtaa kulman α vasemman kyljen kahdessa pisteessä. Tämän asian ymmärtämisellä on huomattava merkitys, kun myöhemmin ratkaistaan kolmiota sinilauseen avulla. KOLMIOIDEN YHTENEVYYSLAUSEET (sss) Jos kolmiossa kaikki sivut ovat yhtä pitkät kuin vastaavat osat toisessa kolmiossa, niin kolmiot ovat yhtenevät (sks) Jos kolmiossa kaksi sivua ja näiden välinen kulma ovat yhtä suuret niin kolmiot ovat yhtenevät

(ksk) Jos kolmiossa kaksi kulmaa ja näiden välinen sivu ovat yhtä suuret kuin niin kolmiot ovat yhtenevät. (kks) Jos kolmiossa kaksi kulmaa ja toisen vastainen sivu ovat yhtä suuret kuin niin kolmiot ovat yhtenevät. (ssk) Jos kolmiossa kaksi sivua ja toisen vastainen kulma ovat yhtä suuret kuin niin kolmiot ovat yhtenevät edellyttäen että toisten yhtä suurien vastinsivujen vastaiset kulmat eivät ole toistensa supplementtikulmia (summa 180 0 ). Kolmioiden yhtenevyyslauseet ovat kovaa tavaraa, kun käsitellään kappaleiden tai tasokuvioiden ominaisuuksiin liittyviä erilaisia todistustehtäviä. Esim. 1 Koveran kulman puolittajan jokainen piste on yhtä etäällä kulman kyljistä. Todista väite oikeaksi. Tod.: Olkoon annettu mielivaltainen kovera kulma A ja piirretty sen kärjen kautta puolisuora (kulman puolittaja), joka jakaa kulman kahteen yhtä suureen osaan, ja olkoon M kulmanpuolittajan mielivaltainen piste. Piirretään pisteestä M kulman A kummallekin kyljelle normaalit (kohtisuorat) MR ja MS.

R M A S Tarkastellaan kolmioita ASM ja AMR. Niillä on sivu AM yhteinen ja kumpaisessakin on suora kulma. Lisäksi on kulma SAM = MAR, koska oletuksen mukaan AM on kulman SAR puolittaja. Siten ASM AMR kks-lauseen nojalla. Sivut MR ja MS ovat toistensa vastinsuvut näissä yhteneväisissä kolmioissa (yhtä suurten kulmien vastaiset sivut), ja ovat vastinsivuina yhtä pitkät. Siten pisteen M etäisyys kulman A kumpaisestakin kyljestä on yhtä suuri, ja koska M oli mielivaltainen kulmanpuolittajan piste, niin kulmanpuolittajan jokainen piste on yhtä etäällä kulman kyljistä. Kartta on jonkinlainen todellisuutta kuvaava malli. Myös teräsrakenteen tai rakennuksen piirustus kuvaa (kuviteltua) todellisuutta usein niin hyvin, että etevä metalli- tai kirvesmies osaa valmistaa todellisen tuotteen. Näillä tällaisilla piirustuksilla on todellisuutta vastaava muoto, mutta eri koko. Kuitenkin piirros (malli) ja todellisuus vastaavat toisiaan aivan piste pisteeltä, jokaista janaa (käyrää viivaa) piirustuksessa vastaa todellinen jana (käyrä) niin, että vastinviivojen pituuksien suhde on aina vakio. Piirustuksessa ja todellisuudessa toisiaan vastaavien janojen väliset kulmat ovat kuitenkin aina yhtä suuret. Tämä on kuvioiden yhdenmuotoisuutta.

****************************************************************** MÄÄRITELMÄ 2 Kahta (taso)kuviota K ja K sanotaan yhdenmuotoisiksi, jos niillä on sama muoto vaikka mahdollisesti eri koko. Yhdenmuotoisuutta merkitään K K ****************************************************************** Käytännössä yhdenmuotoisuutta päästään soveltamaan käyttämällä tietoa, jonka mukaan yhdenmuotoisissa kuvioissa vastinkulmat ovat aina yhtä suuret vastinviivojen (lähinnä vastinjanojen) pituuksien suhde on aina vakio. Tätä yhdenmuotoisuussuhdetta sanotaan mittakaavaksi k. Joskus esiintyy vaikeuksia vastinviivojen pituuksien suhdetta kuvaavan verrannon kartta muodostamisessa. Tällöin saattaa auttaa hokema mittakaava =. todellisuus Kartat tai rakennuspiirustukset ovat enimmäkseen pienennöksiä todellisuudesta ja mittakaava saattaa olla annettu esimerkiksi muodossa k = 1 : 25000. Tämä tarkoittaa sitä, että yhtä pituusyksikköä kartalla vastaa 25000 samaa pituusyksikköä luonnossa. Jos otetaan kartan pituusyksiköksi senttimetri, niin tämän vastinpituus luonnossa on 25000 cm = 250 m = 0.25 km. Näissä sovellutuksissa on aina pysähdyttävä ajattelemaan!