Правоугаоник
Правоугаоник је четвороугаона геометријска фигура у равни. Спада у класу паралелограма, а следећа два правила важе за сваки правоугаоник: наспрамне странице су по дужини једнаке и паралелне, и суседне странице су нормалне једна на другу (заклапају угао од 90°). Тачан изглед једног правоугаоника је одређен његовом ширином (означено са a на слици десно) и његовом дужином (означено са b на слици десно). Специјалан случај правоугаоника коме су све странице једнаке се назива квадрат.[1][2][3]
Правоугаоник | |
---|---|
Тип | четвороугао, трапез, паралелограм, ортотоп |
Ивице и темена | 4 |
Симбол Шлефли | { } × { } |
Дијаграм Кокстера | |
Симетрична група | Диедрална (D2), [2], (*22), order 4 |
Двоструки многоугао | ромб |
Својства | конвексан, изогоналан, цикличан Супротни углови и странице су подударни |
Реч правоугаоник потиче од латинског rectangulus, што је комбинација rectus (као придев, усправан, прав) и angulus (угао).
Укрштени правоугаоник је самопресецајући четвороугао који се састоји од две супротне странице правоугаоника заједно са две дијагонале[4] (дакле, само две странице су паралелне). То је посебан случај антипаралелограма, а његови углови нису прави углови и нису сви једнаки, иако су супротни углови једнаки. Друге геометрије, као што су сферна, елиптична и хиперболичка, имају такозване правоугаонике са супротним страницама једнаке дужине и једнаким угловима који нису прави углови.
Карактеризације
Конвексни четвороугао је правоугаоник ако и само ако важи једно од следећег:[5][6]
- паралелограм са најмање једним правим углом
- паралелограм са дијагоналама једнаке дужине
- паралелограм ABCD где су троуглови ABD и DCA подударни[7]
- једнакоугаони четвороугао
- четвороугао са четири права угла
- четвороугао где су две дијагонале једнаке по дужини и деле једна другу на пола[8]
- конвексан четвороугао са узастопним страницама a, b, c, d чија је површина .[9]:fn.1
- конвексан четвороугао са узастопним страницама a, b, c, d чија је површина [9]
Формуле
- Површина правоугаоника је P = ab
- Обим правоугаоника је O = 2(a+b)
- Полуобим правоугаоника је S = (a+b)
- Углови између страница и дијагонала: φ1 = arctg(b/a) и φ1 = arctg(a/b); φ1 + φ2 = π/2.
- Углови између дијагонала Θ1 = π - 2φ1 и Θ2 = π - 2φ2; Θ1 + Θ2 = π
- r (полупречник описане кружнице) : r =
Дијагонала правоугаоника
Дијагонала правоугаоника је дуж која спаја два његова темена која немају ни једну заједничку страницу. Правоугаоник има тачно две дијагонале, и оне су једнаких дужина:
Конструкције правоугаоника
Две странице
Дате су дужине страница a и b. Једно решење:
- Конструисати дуж AB дужине a.
- У тачки A, нормално на AB, конструисати дуж AD дужине b.
- Повући дуж DB.
- Симетрала тачке A у односу на средиште DB ће бити C.
Уместо корака 3 и 4 може се конструисати дуж BC, дужине a и нормална на AC, тако да угао ABC буде математички негативно оријентисан.
Страница и угао између ње и дијагонале
Претпоставимо да су дати страница AB и угао α.
- Конструисати дуж AB
- Из тачке A конструисати полуправу s која са AB заклапа угао α, тако да је угао BAs позитивно оријентисан.
- Из тачке B конструисати нормалу н на AB.
- Пресек n и s обележити као C.
- У A конструисати полуправу n1 нормалну на AB, тако да је угао ABn1 позитивно оријентисан
- У A конструисати круг k полупречника BC.
- Пресек n1 и kје D.
Уколико су дати страница AB и угао β између друге странице ње и дијагонале, угао α је једнак 90° - β.
Страница и дијагонала
Ако су дате странца, на пример AB, и дужина дијагонале правоугаоника d, конструкција има следећи ток:
- Конструисати дуж дужине d и назвати јој темена A и C.
- Конструисати круг k1 који за пречник има дуж AC.
- У тачки A конструисати круг k2 полупречника AB.
- Круг k2 ће сећи k1 у две тачке. Једна од ове две треба да добије име B тако да је угао ABC негативно математички оријентисан
- Од B треба повући полуправу кроз средиште AC. Пресек ове полуправе са кругом k1 ће бити тачка D.
Остали правоугаоници
У сферној геометрији, сферни правоугаоник је фигура чије су четири ивице велики кружни лукови који се састају под једнаким угловима већим од 90°. Супротни лукови су једнаки по дужини. Површина сфере у еуклидској чврстој геометрији је нееуклидска површина у смислу елиптичке геометрије. Сферна геометрија је најједноставнији облик елиптичке геометрије.
У елиптичкој геометрији, елиптични правоугаоник је фигура у елиптичној равни чије су четири ивице елиптични лукови који се састају под једнаким угловима већим од 90°. Супротни лукови су једнаки по дужини.
У хиперболичној геометрији, хиперболички правоугаоник је фигура у хиперболичној равни чије су четири ивице хиперболички лукови који се састају под једнаким угловима мањим од 90°. Супротни лукови су једнаки по дужини.
Теселације
Правоугаоник се користи у многим периодичним обрасцима теселације, у зидању, на пример, овим плочицама:
Наслагана веза | Текућа веза | Плетена кошара | Плетена кошара | Патерн рибље кости |
Квадратни, савршени и други поплочани правоугаоници
За правоугаоник поплочан квадратима, правоугаоницима или троугловима се каже да је правоугаоник „квадратни“, „правоугаони“ или „троугаони“. Поплочани правоугаоник је савршен[10][11] ако су плочице сличне и ограниченог броја и нема две плочице исте величине. Ако су две такве плочице исте величине, плочица је несавршена. У савршеном (или несавршеном) троуглом правоугаонику троуглови морају бити правоугли. База података свих познатих савршених правоугаоника, савршених квадрата и сродних облика може се наћи на squaring.net.[12] Најмањи број квадрата који је потребан за савршено поплочавање правоугаоника је 9,[13] а најмањи број потребан за савршено поплочавање квадрата је 21, пронађен 1978. компјутерском претрагом.[14]
Правоугаоник има самерљиве странице ако и само ако је поплочан коначним бројем неједнаких квадрата.[10] Исто важи и ако су плочице неједнаки једнакокраки правоугли троуглови.
Поплочавање правоугаоника другим плочицама које су привукле највећу пажњу су оне конгруентним неправоугаоним полиомима, дозвољавајући све ротације и рефлексије. Постоје и поплочавања конгруентним полиаболима.[15][16][17]
Јуникод
- U+25AC ▬ Црни правугаоник
- U+25AD ▭ Бели правугаоник
- U+25AE ▮ Црни вертикални правоугаоник
- U+25AF ▯ Бели вертикални правоугаоник
Референце
Литература
Спољашње везе
- Weisstein, Eric W. „Rectangle”. MathWorld.
- Definition and properties of a rectangle with interactive animation.
- Area of a rectangle with interactive animation.