|
Примечание. Данный материал содержит теорему и ее доказательство, а также ряд задач, иллюстрирующих применение теоремы о сумме углов выпуклого многоугольника на практических примерах.
Теорема о сумме углов выпуклого многоугольника
Для выпуклого n-угольника сумма углов равна 180°(n-2).
Доказательство.
Для доказательства теоремы о сумме углов выпуклого многоугольника воспользуемся уже доказанной теоремой о том, что сумма углов треугольника равна 180 градусам.
Пусть A 1 A 2... A n – данный выпуклый многоугольник, и n > 3. Проведем все диагонали многоугольника из вершины A 1. Они разбивают его на n – 2 треугольника: Δ A 1 A 2 A 3, Δ A 1 A 3 A 4, ... , Δ A 1 A n – 1 A n . Сумма углов многоугольника совпадает с суммой углов всех этих треугольников. Сумма углов каждого треугольника равна 180°, а число треугольников – ( n – 2). Поэтому сумма углов выпуклого n -угольника A 1 A 2... A n равна 180° ( n – 2).
Задача.
В выпуклом многоугольнике три угла по 80 градусов, а остальные - 150 градусов. Сколько углов в выпуклом многоугольнике?
Решение.
Для решения данной задачи воспользуемся теоремой о сумме углов выпуклого многоугольника.
Теорема гласит: Для выпуклого n-угольника сумма углов равна 180°(n-2).
Значит, для нашего случая:
180(n-2)=3*80+x*150, где
3 угла по 80 градусов нам даны по условию задачи, а количество остальных углов нам пока неизвестно, значит обозначим их количество как x.
Однако, из записи в левой части мы определили количество углов многоугольника как n, поскольку из них величины трех углов мы знаем по условию задачи, то очевидно, что x=n-3.
Таким образом уравнение будет выглядеть так:
180(n-2)=240+150(n-3)
Решаем полученное уравнение
180n - 360 = 240 + 150n - 450
180n - 150n = 240 + 360 - 450
30n = 150
n=5
Ответ: 5 вершин
Задача.
Какое количество вершин может иметь многоугольник, если величина каждого из углов менее 120 градусов?
Решение.
Для решения данной задачи воспользуемся теоремой о сумме углов выпуклого многоугольника.
Теорема гласит: Для выпуклого n-угольника сумма всех углов равна 180°(n-2).
Значит, для нашего случая необходимо сначала оценить граничные условия задачи. То есть, сделать допущение, что каждый из углов равен 120 градусам. Получаем:
180(n-2)=120n
180n - 360 = 120n
180n - 120n = 360 (это выражение рассмотрим отдельно ниже)
60n = 360
n=6
Исходя из полученного уравнения, делаем вывод: при величине углов менее 120 градусов, количество углов многоугольника менее шести.
Объяснение:
Исходя из выражения 180n - 120n = 360 , при условии, что вычитаемое правой части будет менее 120n, разность должна быть более 60n. Таким образом, частное от деления всегда будет менее шести.
Ответ: количество вершин многоугольника будет менее шести.
Задача
В многоугольнике три угла по 113 градусов, а остальные равны между собой и их градусная мера - целое число. Найти количество вершин многоугольника.
Решение.
Для решения данной задачи воспользуемся теоремой о сумме внешних углов выпуклого многоугольника.
Теорема гласит: Для выпуклого n-угольника сумма всех внешних углов равна 360°.
Таким образом,
3*(180-113)+(n-3)x=360
правая часть выражения - сумма внешних углов, в левой части сумма трех углов известна по условию, а градусная мера остальных (их количество, соответственно n-3, так как три угла известны) обозначена как x.
201+(n-3)x=360
(n-3)x=159
159 раскладывается только на два множителя 53 и 3, при чем 53 - простое число. То есть других пар множителей не существует.
Таким образом, n-3 = 3, n=6, то есть количество углов многоугольника - шесть.
Ответ: шесть углов
Задача
Докажите, что у выпуклого многоугольника может быть не более трех острых углов.
Решение
Как известно, сумма внешних углов выпуклого многоугольника равна 3600. Проведем доказательство от противного. Если у выпуклого многоугольника не менее четырех острых внутренних углов, следовательно среди его внешних углов не менее четырех тупых, откуда следует, что сумма всех внешних углов многоугольника больше 4*900 = 3600. Имеем противоречие. Утверждение доказано.
Шестиугольник и его свойства |
Описание курса
| Стереометрия
|
