Как построить параллелограмм по клеточкам

Геометрия. Применение формул. Задача 5 Базового ЕГЭ по математике

Чтобы уверенно решать задачи по геометрии — даже такие простые — необходимо выучить основные понятия и формулы.

Это формулы площадей фигур — треугольника (5 формул), параллелограмма, ромба, прямоугольника, произвольного четырехугольника, а также круга. Формулы для длины окружности, длины дуги и площади сектора. Для средней линии треугольника и средней линии трапеции.

Надо знать, что такое центральный и вписанный угол. Знать основные тригонометрические соотношения. В общем, учите основы планиметрии.

Больше полезных формул — в нашем ЕГЭ-Справочнике.

В этой статье — основные типы заданий №5 Базового ЕГЭ по математике. Задачи взяты из Банка заданий ФИПИ.

Вычисление длин отрезков, величин углов и площадей фигур по формулам

1. На клетчатой бумаге с размером клетки изображена трапеция. Найдите длину средней линии этой трапеции.

Средняя линия трапеции равна полусумме её оснований:

2. Найдите величину угла ABC. Ответ дайте в градусах.

Величина вписанного угла равна половине величины центрального угла, опирающегося на ту же дугу. Соединим точки А и С с центром окружности и проведем диаметры через точки А и С. Видим, что величина центрального угла АОС равна Тогда

3. Найдите синус угла AOB. В ответе укажите значение синуса, умноженное на

Проведем из точки В перпендикуляр к прямой ОА. Из прямоугольного треугольника ОВС по теореме Пифагора:

Осталось умножить найденное значение синуса на

4. Найдите площадь ромба, изображенного на клетчатой бумаге с размером клетки Ответ дайте в квадратных сантиметрах.

Самый простой способ — воспользоваться формулой площади ромба, выраженной через его диагонали:

5. Найдите площадь трапеции, изображенной на клетчатой бумаге с размером клетки Ответ дайте в квадратных сантиметрах.

Площадь трапеции равна произведению полусуммы оснований на высоту:

Основания нашей трапеции равны 4 и 8, а высота равна боковой стороне (поскольку трапеция прямоугольная), то есть 3 см. Площадь трапеции

Нахождение площадей многоугольников сложной формы

А что делать, если надо найти не площадь трапеции или треугольника, а площадь какой-либо сложной фигуры? Есть универсальные способы! Покажем их на примерах из банка заданий ФИПИ и на авторских задачах.

6. Как найти площадь нестандартной фигуры? Например, произвольного четырёхугольника? Простой приём — разобьём эту фигуру на такие, о которых мы всё знаем, и найдем её площадь — как сумму площадей этих фигур.

7. В некоторых случаях площадь фигуры можно представить как разность каких-либо площадей.

Многие репетиторы рекомендуют в таких задачах пользоваться формулой Пика. В ней нет необходимости, однако эта формула довольно интересна.

Согласно формуле Пика, площадь многоугольника равна В+Г/2-1

где В — количество узлов внутри многоугольника, а Г — количество узлов на границе многоугольника.

Узлами здесь названы точки, в которых пересекаются линии нашей клетчатой бумаги.

Посмотрим, как решается задача 7 с помощью формулы Пика:

Синим на рисунке отмечены узлы внутри треугольника. Зеленым — узлы на границе.

Выбирайте — какой способ вам больше нравится.

8. Найдите площадь четырехугольника, изображенного на клетчатой бумаге с размером клетки

Такой четырехугольник получится, если от квадрата размером отрезать 2 прямоугольника и 4 треугольника. Найдите их на рисунке.

Площадь каждого из больших треугольников равна

Площадь каждого из маленьких треугольников равна

Тогда площадь четырехугольника

9. Авторская задача. Найдите площадь закрашенной фигуры, изображенной на клетчатой бумаге с размером клетки

На рисунке изображен ромб с вырезанным из него квадратом.

Площадь ромба равна половине произведения его диагоналей.

Площадь вырезанного квадрата равна 4.

Площадь круга, длина окружности, площадь части круга

Длина дуги во столько раз меньше длины окружности, во сколько раз ее градусная мера меньше, чем полный круг, то есть 360 градусов.

Площадь сектора во столько раз меньше площади всего круга, во сколько раз его градусная мера меньше, чем полный круг, то есть 360 градусов.

11. На клетчатой бумаге нарисован круг площадью 2,8. Найдите площадь закрашенного сектора.

На рисунке изображен сектор, то есть часть круга. Но какая же это часть? Это четверть круга и еще круга, то есть круга.

12. На клетчатой бумаге изображены два круга. Площадь внутреннего круга равна 9. Найдите площадь закрашенной фигуры.

Задачи на координатной плоскости

13. Найдите площадь четырехугольника, вершины которого имеют координаты (4;2), (8;4), (6;8), (2;6).

Заметим, что этот четырехугольник — квадрат. Сторона квадрата a является гипотенузой прямоугольного треугольника с катетами, равными 2 и 4. Тогда

14. Найдите площадь четырехугольника, вершины которого имеют координаты

На рисунке изображен параллелограмм (четырехугольник, имеющий две пары параллельных сторон). Площадь параллелограмма равна произведению основания на высоту. Основание равно 2, высота 8, площадь равна 16.

Источник

На клетчатой бумаге с размером клетки 1×1 изображен параллелограмм. Найдите его площадь.

Задача #1 (номер задачи на fipi.ru — 71E23E). На клетчатой бумаге с размером клетки 1×1 изображён параллелограмм. Найдите его площадь.

Параллелограмм — это четырёхугольник, у которого противоположные стороны попарно параллельны, то есть лежат на параллельных прямых. Частными случаями параллелограмма являются прямоугольник, квадрат и ромб.

Площадь параллелограмма вычисляется по формуле:

где a — основание параллелограмма, h — высота параллелограмма.

Решение:
Посмотрим на рисунок. Из него видно, что основания параллелограмма равно: a = 7, а высота: h = 4.

Таким образом, осталось подставить все найденный значения в формулу и найти площадь параллелограмма:

Ответ: площадь параллелограмма равна: 28 ед. кв.

Задача #2 (номер задачи на fipi.ru — 3BD9B6). На клетчатой бумаге с размером клетки 1×1 изображён параллелограмм. Найдите его площадь.

Решение:
Посмотрим на рисунок. Из него видно, что основания параллелограмма равно: a = 5. Из рисунка также находим высоту параллелограмма: h = 3.

Таким образом, осталось подставить все найденный значения в формулу и найти площадь параллелограмма:

Ответ: площадь параллелограмма равна: 15 ед. кв.

Задача #3 (номер задачи на fipi.ru — 5C5046). На клетчатой бумаге с размером клетки 1×1 изображён параллелограмм. Найдите его площадь.

Решение:
Посмотрим на рисунок. Из него видно, что основания параллелограмма равно: a = 5. Из рисунка также находим высоту параллелограмма: h = 4.

Таким образом, осталось подставить все найденный значения в формулу и найти площадь параллелограмма:

Ответ: площадь параллелограмма равна: 20 ед. кв.

Задача #4 (номер задачи на fipi.ru — 566A4E). На клетчатой бумаге с размером клетки 1×1 изображён параллелограмм. Найдите его площадь.

Решение:
Посмотрим на рисунок. Из него видно, что основания параллелограмма равно: a = 6. Из рисунка также находим высоту параллелограмма: h = 3.

Таким образом, осталось подставить все найденный значения в формулу и найти площадь параллелограмма:

Ответ: площадь параллелограмма равна: 18 ед. кв.

Задача #5 (номер задачи на fipi.ru — 0275CC). На клетчатой бумаге с размером клетки 1×1 изображён параллелограмм. Найдите его площадь.

Решение:
Посмотрим на рисунок. Из него видно, что основания параллелограмма равно: a = 6. Из рисунка также находим высоту параллелограмма: h = 6.

Таким образом, осталось подставить все найденный значения в формулу и найти площадь параллелограмма:

Ответ: площадь параллелограмма равна: 36 ед. кв.

Источник

Презентация по математике на тему «Построение параллелограмма.» (6 класс)

Описание презентации по отдельным слайдам:

Описание слайда:

ПОСТРОЕНИЕ ПАРАЛЛЕЛОГРАММА
Далее
Глава 12. Урок 151

Описание слайда:

Заполните «солнышко»:
Устная работа.
Далее
Устная работа.

Описание слайда:

Актуализация знаний.
Далее
– Что такое параллелограмм?
– Перечислите его свойства.
– Как можно построить параллелограмм, исходя из его определения?
Алгоритм.
а) Построить две параллельные
прямые.
б) Построить, пересекающие их
еще две параллельные прямые.

Описание слайда:

Далее
– Можно ли построить параллелограмм, исходя из его свойств?
– С помощью какого именно свойства можно построить параллелограмм?
– Какие инструменты нужны, чтобы построить параллелограмм по параллельным сторонам?
– Какие инструменты нужны, чтобы построить параллелограмм по диагоналям?
Актуализация знаний.

Описание слайда:

Далее
Формирование умений и навыков.
№ 1182. Постройте на нелинованной бумаге несколько различных параллелограммов с помощью: а) угольника и линейки; б) одной линейки.
Постройте параллелограмм, диагонали которого равны 5 см и 8 см.
Сколько параллелограммов с такими диагоналями можно построить?
Постройте другой параллелограмм с такими же диагоналями.

Описание слайда:

Далее
Формирование умений и навыков.
№ 1193. Постройте параллелограмм, диагонали которого равны 4 см и 5 см и пересекаются под углом 30°.
№ 1194. Постройте параллелограмм по заданным сторонам и диагонали

Описание слайда:

Далее
Формирование умений и навыков.
Постройте ромб, диагонали которого равны 3 см и 6 см.
Сколько ромбов с такими диагоналями можно построить?
Постройте ромб со стороной 5 см и углом между сторонами 60°.
Сколько ромбов с такими данными можно построить?

Описание слайда:

Далее
Формирование умений и навыков.
№ 1190. Диагонали прямоугольника равны, а диагонали квадрата не только равны, но и перпен­дикулярны друг другу.
а) Постройте прямоугольник, диагонали которого равны 6 см. Постройте другой прямоугольник с такими же диагона­лями.
б) Постройте квадрат с диагоналями, равными 8 см. Можно ли постро­ить другой квадрат с такими же диагоналями?

Описание слайда:

Далее
Формирование умений и навыков.
№ 1195. На рисунках а — г показаны способы построения прямоугольника, квадрата, ромба и параллелограмма. Опишите словами способ построения каждого четырехугольника и выполните построения.

Описание слайда:

Тест.
Далее
25) Можно построить несколько разных квадратов с данными диагоналями.
1) Параллелограмм – это фигура, у которой стороны параллельны.
2) Параллелограмм является четырехугольником.
3) У параллелограмма диагонали равны.
4) У параллелограмма все стороны равны.
5) У параллелограмма противоположные стороны равны.
6) Диагонали параллелограмма в точке пересечения делятся пополам.
7) Параллелограмм имеет ось симметрии.
8) Параллелограмм имеет центр симметрии.
9) Диагональ параллелограмма делит его на два равнобедренных треугольника.
10) Диагональ параллелограмма делит его на два равных треугольника.
11) Параллелограмм можно построить с помощью циркуля и линейки.
12) Можно построить только один параллелограмм с заданными диагоналями.
13) Ромб является параллелограммом.
14) Диагонали ромба в точке пересечения делятся пополам.
15) У ромба все углы равны.
16) Диагонали ромба равны.
17) Диагонали ромба перпендикулярны.
18) Прямоугольник не является параллелограммом.
19) Диагонали прямоугольника перпендикулярны.
20) Диагонали прямоугольника равны.
21) Диагонали квадрата перпендикулярны.
22) Диагонали квадрата равны.
23) Можно построить несколько разных ромбов с данными диагоналями.
24) Можно построить несколько разных прямоугольников с данными диагоналями.

Описание слайда:

Итоги урока.
Далее
– Что такое параллелограмм? Ромб? Прямоугольник? Квадрат?
– Перечислите свойства параллелограмма.
– Какое особое свойство имеют диагонали ромба? Прямоугольника? Квадрата?
– Как построить параллелограмм с помощью угольника и линейки? На чем основано это построение?
– Как построить параллелограмм с помощью линейки и циркуля? На чем основано это построение?
– Как можно построить ромб? Прямоугольник? Квадрат?
Домашнее задание.
1) № 1189.
2) Исследовательское задание. Рассмотреть все случаи построения параллелограмма, то есть по каким элементам он может быть построен. Оформить все эти случаи, выполнив построение на нелинованном листе бумаги.

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Источник

§ 16. Построения на клетчатой бумаге

С бумагой в клетку каждый из вас имеет дело практически с первых дней изучения математики, а может быть, и раньше. Однако вы вряд ли представляете себе, насколько мощным инструментом для геометрических построений является наличие на бумаге квадратной сетки.

На клетчатой бумаге нарисован отрезок, концы которого находятся в узлах сетки. Вам нужно найти его середину. Укажите, при каких положениях отрезка это можно сделать, не проводя дополнительных линий, а используя лишь точки пересечения отрезка с линиями сетки?

Как с помощью линейки найти середину отрезка при других его положениях?

Как проще всего найти точку, симметричную данному узлу сетки относительно другого данного узла сетки? Будет ли эта точка также узлом сетки?

Как разделить на заданное число n равных частей данный отрезок с концами в узлах сетки, пользуясь разве только линейкой?

В данном треугольнике с вершинами в узлах сетки проведите медианы, пользуясь одной лишь линейкой.

Обязательно ли точка пересечения медиан является узлом сетки?

Точки А, В и С находятся в узлах сетки. Не проводя никаких линий, параллельно перенесите точку С на вектор .

Будет ли полученная в результате точка узлом сетки?

Докажите, что если какая-то вершина треугольника и середины двух прилежащих к ней сторон находятся в узлах сетки, то и середина третьей стороны также совпадает с одним из узлов сетки.

Через заданный узел сетки с помощью одной линейки проведите прямую, параллельную данной прямой, проходящей через два данных узла сетки. Отразите проведенную прямую симметрично относительно той же данной прямой.

Не проводя никаких линий, найдите точку, которая получится, если повернуть данный узел сетки вокруг другого данного узла сетки на угол 90°.

Докажите, что если две заданные соседние вершины квадрата находятся в узлах сетки, то и остальные две его вершины также должны находиться в узлах сетки.

Найдите эти вершины, не проводя никаких линий.

С помощью одной линейки через заданный узел сетки проведите прямую, перпендикулярную данному отрезку с концами в узлах сетки.

Пользуясь одной лишь линейкой, отразите симметрично заданный узел сетки относительно данной прямой, проходящей через два данных узла сетки. Будет ли полученная в результате точка узлом сетки?

Докажите, что проходящая через некоторый узел сетки прямая содержит еще хотя бы один узел тогда и только тогда, когда она образует с какой-нибудь линией сетки угол, тангенс которого является рациональным числом.

Найдите величину угла ABC, изображенного на рис. 63. Пользуясь полученным значением, сообразите в уме, чему равна сумма

Рис. 63

Рис. 64

Расположив на клетчатой бумаге угол DFE, описанный в задаче 16.14 и изображенный на рис. 64, подберите на луче FE несколько узлов сетки так, чтобы продемонстрировать равенства

Докажите, что если вершины треугольника лежат в узлах сетки, то тангенс любого непрямого угла этого треугольника является рациональным числом.

Прямая проходит через два заданных узла сетки. Предложите способ, как повернуть указанную прямую вокруг одного из этих узлов на угол, тангенс которого равен данному рациональному числу.

Докажите, что все вершины равностороннего треугольника не могут одновременно лежать в узлах сетки.

Могут ли все вершины правильного шестиугольника одновременно лежать в узлах сетки?

Вы хотите разметить циркулем на клетчатой бумаге вершины правильного шестиугольника. Пользуясь циркулем, вы, конечно, всегда сможете это сделать на любой бумаге (см. задачу 15.5). Нельзя ли, однако, воспользоваться имеющейся сеткой с тем, чтобы после проведения специально подобранной вами окружности линии сетки сами указали вам на окружности вершины правильного шестиугольника?

На клетчатой бумаге требуется разметить вершины квадрата таким образом, чтобы три из них лежали соответственно на трех заданных параллельных линиях сетки. Как это сделать, не проводя никаких дополнительных линий?

Можно ли, кроме того, обеспечить попадание также и четвертой вершины квадрата на какую-нибудь из трех указанных линий?

При каких значениях n все вершины правильного n-угольника могут одновременно лежать в узлах сетки?

Если вам приходилось рисовать на клетчатой бумаге прямоугольные треугольники, то, наверняка, порядком наскучило располагать их катеты по линиям сетки. Можно ли построить такой прямоугольный треугольник со всеми вершинами в узлах сетки, чтобы на линии сетки оказалась его гипотенуза?

Равнобедренный прямоугольный треугольник так расположить довольно несложно. Укажите способ построения всех таких треугольников.

Для проведения без циркуля какой-нибудь окружности на клетчатой бумаге, можно воспользоваться тем, что окружность с центром в узле сетки и радиусом 5 проходит через 12 узлов, изображенных на рис. 65. Докажите этот факт.

Рис. 65

Существует ли окружность с центром в узле сетки и целым радиусом, меньшим 5, также содержащая более 4 узлов?

Какого наименьшего целого радиуса должна быть окружность с центром в узле сетки, содержащая более 12 узлов? Нарисуйте хотя бы четверть этой окружности.

Решения

Рис. 66

Если обе указанные проекции имеют четную длину, то середина отрезка даже совпадает с некоторым узлом сетки (рис. 67).

Рис. 67

Если же ни одна из проекций не имеет четной положительной длины, то можно отступить от одного конца отрезка АВ на несколько клеток в одну сторону, от другого конца на столько же клеток в противоположную сторону и провести прямую через полученные точки С и D (рис. 68). Точка пересечения этой прямой с исходным отрезком и будет его серединой. Это вытекает из того факта, что четырехугольник АОВС является параллелограммом, ибо имеет пару равных и параллельных противоположных сторон АС и DB (точки С и D, конечно, всегда можно выбрать не лежащими на прямой АВ).

Рис. 68

16.2. Для того чтобы отразить узел А симметрично относительно узла Е, достаточно сосчитать по клеточкам длину горизонтальной проекции AF отрезка АЕ и длину вертикальной проекции FE этого же отрезка. После этого останется отложить от точки Е в вертикальном направлении точку G и от нее в горизонтальном направлении точку В так, чтобы выполнялись равенства (рис. 67). Симметричность точек А и В относительно точки Е вытекает из равенства прямоугольных треугольников AFE и BGE (по двум катетам). Из построения ясно, что точка Е обязательно является узлом сетки.

Рис. 69

16.4. Пользуясь методами, изложенными в решении задачи 16.1, можно построить середины сторон треугольника АВС, а затем провести его медианы. Точка Е пересечения медиан не обязательно попадает в узел, даже если середины всех трех сторон треугольника являются узлами сетки (рис. 70). Можно доказать, что это попадание произойдет тогда и только тогда, когда сумма горизонтальных, равно как и сумма вертикальных проекций векторов кратна 3.

Рис. 70

16.5. Сосчитаем по клеточкам длину горизонтальной проекции AE и вертикальной проекции EB вектора после этого точку С перенесем по горизонтали в точку F, которую затем перенесем по вертикали в точку D так, чтобы выполнялись равенства (рис.71). Тогда из равенства прямоугольных треугольников ABE и CDF и параллельности их соответствующих катетов следует равенство и параллельность их гипотенуз АВ и CD. Таким образом, имеем требуемое равенство Из построения ясно, что точка D совпадает с узлом сетки.

Рис. 71

Заметим, что точку D можно было построить и по-другому: параллельно перенеся точку В на вектор

16.6. В силу параллельности средних линий треугольника ABC соответствующим его сторонам получаем, что середины D, Е и F сторон АВ, ВС и СА этого треугольника образуют вместе с вершиной А параллелограмм ADEF (рис. 72). Поэтому, если три его вершины A, D и F находятся в узлах сетки, то четвертая вершина, будучи результатом параллельного переноса точки D на вектор также совпадает с узлом сетки (см. задачу 16.5).

Рис. 72

16.7. Пусть данная прямая проходит через узлы А и В, чтобы провести через данный узел С прямую, параллельную прямой АВ, достаточно параллельно перенести точку В на вектор (см. задачу 16.5) и через полученную точку D провести прямую CD.

Для симметричного отражения прямой CD относительно прямой АВ можно затем параллельно перенести точки A и В на вектор и провести через полученные точки G и H прямую. Хотя точки G и Н, вообще говоря, не симметричны точкам С и D относительно прямой АВ, но прямая GH параллельна прямой АВ и отстоит от нее на том же расстоянии, что и прямая CD (рис. 73).

Рис. 73

Рис. 74

16.9. Повернем одну из двух данных вершин А или В, скажем А, вокруг вершины В на угол 90°, затем вершину В вокруг полученной точки С на угол 90° в том же направлении (рис. 75). Полученная в результате точка D вместе с точкой С и двумя данными вершинами А и В образует вершины квадрата (поскольку четырехугольник ABCD, согласно построению, является параллелограммом с прямым углом при вершине В и равными соседними сторонами АВ и ВС). Попутно мы доказали, что вершины С и D искомого квадрата находятся в узлах сетки, так как они являются; результатом поворота, описанного в решении задачи 16.8.

Рис. 75

16.10. Во-первых, повернем один конец А данного отрезка АВ на угол 90° вокруг другого его конца В в любом направлении (см. задачу 16.8) и получим в результате точку С. Во-вторых, параллельно перенесем заданную точку D на вектор , получив точку Е (см. задачу 16.5). Искомый перпендикуляр совпадает с прямой DE (рис. 76), поскольку эта прямая параллельна перпендикуляру ВС к прямой АВ. Впрочем, при известной сноровке точку С можно и не строить, а откладывать известный вектор ВС сразу от точки D.

Рис. 76

16.11. Искомая точка А лежит как на перпендикуляре ВС к данной прямой DE, проходящем через заданную точку В, так и на прямой FG, параллельной прямой DE и отстоящей от нее на то же расстояние, что и точка В. Построение точек С и F, G можно произвести, не проводя никаких линий (см. решения задач 16.10, 16.7), а затем найти точку пересечения А прямых ВС и FG. Эта точка, вообще говоря, не обязательно является узлом сетки, что хорошо видно на рис. 77.

Рис. 77

16.12. Если прямая проходит через два узла А и В, то она либо совпадает с линией сетки и тогда образует с ней нулевой угол с нулевым тангенсом, либо является гипотенузой прямоугольного треугольника ABC, катетами АС и ВС которого служат целочисленные горизонтальная и вертикальная проекции отрезка АВ. В последнем случае тангенсом одного из острых углов треугольника ABC является отношение ВС /_АС, которое есть рациональное число.

16.13. Отметим точки D, E, F, G и соединим их с точками A, В и С и друг с другом так, как показано на рис. 78. Тогда из равенства прямоугольных треугольников ADB, АЕС и их расположения относительно линий сетки вытекает что точка С является результатом поворота точки В, вокруг точки А на угол 90° (см. задачу 16.8). Поэтому ABC есть равнобедренный прямоугольный треугольник с гипотенузой ВС. Отсюда имеем равенство ∠ AВС = 45°.

Рис. 78

Учитывая также, что угол ABC составлен из угла AВС, тангенс которого равен у, и угла FBC, тангенс которого равен 1 /₂, получаем равенство

16.14. Наложим на квадрат ABCD сетку с шагом, равным четверти стороны квадрата, и обозначим узлы G и Н так, как указано на рис. 79. Тогда из равенства и расположения прямоугольных треугольников EFG и DFH вытекает, что Е является результатом поворота точки D вокруг точки F на угол 90° (см. задачу 16.8). Поэтому из равнобедренного прямоугольного треугольника DFE имеем равенства

Рис. 79

16.15. Расположим сетку так же, как это было сделано при решении задачи 16.14, и обозначим на луче узлы сетки G, H, К, а также узлы L, М, N и Р, Q, R в соответствии на рис. 80. Учитывая, что угол DF5 прямой, получаем равенства

Рис. 80

Теперь остается заметить справедливость соотношений

и посчитать тангенсы углов

После этого требуемые равенства получаются, если вместо указанных углов подставить соответствующие арктангенсы.

Рис. 81

16.17. Пусть прямая проходит через узлы В и С, а повернуть ее нужно вокруг узла В на угол с данным рациональным тангенсом α. Один из способов это сделать состоит в том, чтобы определить по узлам В и С тангенс β угла наклона прямой ВС к горизонтальному (или вертикальному) лучу BD, а затем найти тангенс γ угла наклона искомой прямой к тому же лучу по формуле

16.18. Если бы все вершины равностороннего треугольника одновременно лежали в узлах сетки, то, согласно утверждению задачи 16.16, углы при вершинах этого треугольника имели бы рациональные тангенсы; Однако хорошо известно, что это не так: — иррациональное число.

16.19. Все вершины правильного шестиугольника одновременно не могут лежать в узлах сетки, поскольку три его вершины, взятые через одну, являются вершинами правильного треугольника и уже эти три вершины не могут оказаться в узлах (см. задачу 16.18), а тем более все шесть вершин.

Рис. 82

16.21. Пусть три заданные линии сетки для определенности горизонтальны. Тогда рассмотрим вертикальную линию, которая пересекает их в точках A, В и С (рис. 83). Отложим от точки С по горизонтали точки D и Е так, чтобы выполнялись равенства CD = AB, DE = BC. Затем аналогично отложим от точки Е по вертикали точки F и G, а от точки G по горизонтали точку H, для которой GH = AB. Тогда точки В, D, F, Н являются вершинами квадрата (см. задачу 16.9), причем три из них В, D, H лежат на заданных линиях сетки.

Рис. 83

Для попадания четвертой вершины квадрата на одну из этих трех линий сетки необходимо и достаточно, чтобы средняя из линий была равноудалена от двух крайних, т. е. чтобы на рис. 83 выполнялось равенство АВ = ВС (четвертая вершина может находиться только на средней линии, которая тогда должна содержать диагональ квадрата со всеми вытекающими отсюда последствиями).

16.22. Докажем, что ни при каких значениях п, кроме л=4, правильный я-угольник не может иметь все вершины в узлах сетки. Случаи n = 3 и n = 6 рассмотрены в задачах 16.18 и 16.19. Пусть некоторый правильный n-угольник при n = 5 или n>6 все же удовлетворяет требованию задачи. Проведем в нем все; диагонали, соединяющие каждые две вершины, между которыми находятся ровно две вершины n-угольника (рис. 84). Тогда внутри рассматриваемого многоугольника образуется меньший, тоже правильный n-угольник, ограниченный проведенными диагоналями. При этом вершины меньшего многоугольника будут также лежать в узлах сетки, поскольку каждая из них будет являться четвертой вершиной параллелограмма (см. задачу 16.5), образованного некоторыми соседними сторонами большего многоугольника и параллельными им диагоналями: на рис. 84 таким параллелограммом является, например, четырехугольник АВСА’. Применив к меньшему многоугольнику те же рассуждения, мы получим еще меньший многоугольник, затем еще меньший и т. д. Однако этот процесс не может неограниченно продолжаться, так как сторона многоугольника при каждом уменьшении умножается на определенное число, меньшее 1, а значит, рано или поздно станет сама меньше шага сетки, что приведет нас к противоречию. Итак, сделанное выше предположение себя не оправдало.

Рис. 84

Рис. 85

16.24. Окружность с центром в узле сетки и радиусом 5 проходит, во-первых, через четыре попарно диаметрально противоположных угла сетки, лежащих на линиях, общих с центром окружности. Кроме того, она содержит по одной вершине от каждого из восьми прямоугольных треугольников с катетами 3 и 4, лежащими на линиях сетки, и с гипотенузой 5, один конец которой совпадает с центром окружности. Любая другая окружность указанного вида, содержащая более 4 узлов сетки, должна иметь радиус, равный гипотенузе прямоугольного треугольника с целочисленными сторонами. Наименьший такой радиус равен 5 (см. задачу 7.7).

16.25. Как было замечено при решении задачи 16.24, число узлов сетки, лежащих на данной окружности с центром в узле и целым радиусом, полностью определяется количеством пифагоровых троек чисел, большее из которых равно радиусу этой окружности. Если таких троек нет, то число узлов равно 4, а если тройка только одна, то число узлов равно 8, и вообще каждая очередная тройка порождает 8 дополнительных узлов (именно 8, а не 4, поскольку меньшие числа пифагоровой тройки обязательно различны). Так как наименьшее число, участвующее в качестве большего числа сразу в двух пифагоровых тройках, равно 25 (см. решение задачи 7.7, где указаны, в частности, тройки 15, 20, 25 и 7, 24, 25), то искомый наименьший радиус окружности указанного вида, содержащей более 12 узлов сетки, равен как раз 25. Эта окружность проходит сразу через 20 узлов сетки. Ее четверть изображена на рис. 86.

Рис. 86

Источник