RDJdBRJZTKstX
Ilustracja przedstawia lampę zawieszoną prostopadle do ściany. napis. Pole trapezu

M_R_W18_M2 Pola czworokątów

Źródło: Milan Degraeve, dostępny w internecie: unsplash.com.

3. Pole trapezu

Jak zaplanować ilość dachówek lub blachy na pokrycie powierzchni dachu w kształcie trapezu? Jak zmierzyć powierzchnię działki czy ogrodu o tym samym kształcie?

R1MOoXQYiFD7m
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Do rozwiązania tych zagadnień i innych zastosowań wykorzystać możemy wzór na pole trapezu.

Twoje cele
  • Wyznaczysz wzór na pole trapezu.

  • Dokonasz analizy zadań tekstowych.

  • Zaplanujesz rozwiązanie zadania.

  • Zastosujesz wzór na pole trapezu w zadaniach tekstowych.

Trapez
Definicja: Trapez

Trapez to czworokąt, który ma przynajmniej jedną parę boków równoległych. Boki równoległe nazywamy podstawami.

R14c1edD366H5

Warto zaznaczyć, że wszystkie równoległoboki, czyli także prostokąty, romby i kwadraty, są również trapezami.

Wyróżniamy dwa rodzaje charakterystycznych trapezów:

  • prostokątne,

  • równoramienne.

RWljc7m9455F1

Pole trapezu jest połową iloczynu sumy podstaw i wysokości.

R1FL6BgpVYScg
P=a+b·h2
Przykład 1

Udowodnimy wzór na pole trapezu.

Rozwiązanie:

Rozpatrzmy dwa przystające trapezy.

R2PtAjav6IMTF

Zauważmy, że suma pól tych dwóch trapezów jest równa polu równoległoboku o podstawie a+b i wysokości h.

R1NNGWenK6ewl

Zatem pole jednego trapezu jest połową pola równoległoboku o podstawie a+b i wysokości h, co należało udowodnić.

Przykład 2

Rozpatrzmy fragment dachu, który potrzebujemy pokryć dachówką. Przed zamówieniem materiału musimy obliczyć jego powierzchnię. Obliczymy pole powierzchni zaznaczonego fragmentu dachu.

RSrRSI3aes7rW
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Rozwiązanie:

Fotografia jest oczywiście przekształceniem trójwymiarowego świata na dwuwymiarowy obraz i dlatego trzeba wyobraźni, aby zauważyć, w którym miejscu najlepiej zaznaczyć/zmierzyć wysokość tego trapezu.

Wykorzystując informacje zaznaczone na zdjęciu obliczamy

P=8+6,5·62=14,5·3=43,5 m2.

Przykład 3

Działka w kształcie trapezu o powierzchni 0,8 ha ma dwa równoległe do siebie fragmenty ogrodzenia o długościach 420 m320 m. Przyjmując, że ogrodzenie umiejscowione jest na granicy działki, obliczymy długość najkrótszej drogi między tymi fragmentami ogrodzenia.

RGc3HzdEtVDPp

Rozwiązanie:

Najkrótsza droga między równoległymi fragmentami ogrodzenia działki jest wysokością trapezuwysokość trapezuwysokością trapezu będącego jej kształtem.

Przekształcamy zatem wzór na pole: P=a+b·h2, wyznaczając z niego wysokość.

Mnożymy obustronnie przez 2 oraz dzielimy przez a+b i otrzymujemy

h=2Pa+b.

Stąd:

h=2·8000420+320=200 m.

Zatem najkrótsza droga między równoległymi fragmentami ogrodzenia działki ma długość 200 metrów.

Rozpatrzmy jeszcze przykład, w którym dana jest miara kąta przy podstawie trapezu.

Przykład 4

Niech dany będzie trapez prostokątny o podstawach długości 2535 oraz kącie ostrym α takim, że tgα=32. Obliczymy pole tego trapezu.

Rozwiązanie:

Sporządzamy rysunek.

R1EsS7bBnPq1O

Poprowadzimy wysokość tak, żeby trapez podzielić na prostokąt o bokach 25h oraz trójkąt prostokąty.

Ryi4meay7XuW7

Skoro tgα=32, to:

32=h5

z czego wynika, że:

h=352.

Ostatecznie pole trapezu wynosi

P=25+352·352=55·354=754.

Przykład 5

Obliczymy pole trapezu o podstawach długości 8 13 oraz ramionach długości 46.

Rozwiązanie:

Przyjmujemy oznaczenia jak na rysunku:

R1Ud9knbTW0iU

Zastosujemy dwa razy twierdzenie Pitagorasa:

(1)h2+x2=42
(2)h2+5x2=62

Z obydwu równań wyznaczamy h2:

h2=16-x2

h 2 = 36 25 + 10 x x 2

Wyznaczamy x:

16 x 2 = 11 + 10 x x 2

10 x = 5

x=12

Wyznaczamy h:

h2=16-122

h2=634

h=372

Obliczamy pole trapezu:

P = 8 + 13 2 3 7 2 = 63 7 4 .

Przykład 6

Obliczymy pole trapezu równoramiennego o wysokości długości 8 i przekątnej długości 17.

Rozwiązanie:

Przyjmujemy oznaczenia jak na rysunku:

R9ibGTNNZ63Od

Z twierdzenia Pitagorasa:

h2+a+x2=d2

82+a+x2=172

a+x2=289-64

a+x2=225

a+x=15

Zauważamy, że suma podstaw trapezu jest równa podwojonej długości odcinka a+x. Obliczamy zatem pole trapezu:

P=2a+x2·h=a+x·h

P=15·8=120.

Przykład 7

Stosunek długości podstaw trapezu równoramiennego wynosi 1:2. Kąt jaki tworzy ramię tego trapezu z  dłuższą podstawą ma miarę 60°. Obliczymy długość wysokościwysokość trapezuwysokości tego trapezu, jeżeli jego pole wynosi 273.

Rozwiązanie:

Przyjmujemy oznaczenia jak na rysunku.

R1NzdHe1Rwa6X

Ponieważ trapez jest równoramienny, to x=12a. Zatem: h=12a·tgα, stąd: h=a32.

Korzystamy ze wzoru na pole trapezu:

273=a+2a2·a32

3a2=108

a2=36

a=6

Zatem: h=632=33.

Przykład 8

W trapezie ABCD dłuższa podstawa AB ma długość 73, a kąt BAD ma miarę 60°. Przekątna AC ma długość 9 i zawiera się w dwusiecznej kąta DAB. Obliczymy pole tego trapezu.

Rozwiązanie:

Przyjmujemy oznaczenia jak na rysunku:

RGD0Tzv9pQbpp

Kąt A D C ma miarę 120°, zatem ACD=30°, co oznacza, że a=c.

Z twierdzenia cosinusów dla trójkąta ACD:

92=a2+a2-2·a·a·cos120°

81=2a2+2a2·cos60°

2a2+2a2·12=81

3a2=81

a2=27

a=33

Narysujemy wysokość opuszczoną z wierzchołka C:

RXdSN3vVOX43z

Zauważmy, że kąty w trójkącie AEC, to 30°, 60°, 90°. Skorzystajmy zatem z zależności w tym trójkącie. Skoro AC=9, to EC=4,5AE=4,53.

Stąd otrzymujemy, że wysokośc trapezu h=4,5.

Obliczamy pole trapezu:

P=73+332·4,5=4532.

Przykład 9

Przekątna trapezu o długości 6 tworzy z dłuższą podstawą kąt 30° i jest prostopadła do ramienia. Obliczymy pole tego trapezu z dokładnością do 0,01, jeśli krótsza podstawa ma długość 4.

Rozwiązanie:

Przyjmujemy oznaczenia jak na rysunku:

R8MttaRPc5ZxM

Korzystając z zależności w trójkącie 30°, 60°, 90° otrzymujemy, że:

12a3=6

a=43.

Wyznaczamy długość wysokości korzystając z funckji trygonometrycznych:

R1SIndjAETPqL

h6=sin30°

h=6·sin30°=3

Obliczamy pole trapezu:

P=4+432·316,39.

Przykład 10

W trapezie ABCD przekątne ACBD przecinają się w punkcie O takim, że: AO:OC=3:1. Pole trójkąta BOC jest równe 12. Uzasadnij, że pole trapezu ABCD jest równe 60.

Rozwiązanie:

Trójkąty ABOCDO są podobne. Zatem wysokości w tych trójkątach są w stosunku 3:1. Ponadto AB=3CD.

RiYXZnOyeEdhd

Zauważmy, że

PBCD=PBOC+PCDO=12+PCDO

oraz

PCDO=12·CD·h

PBCD=12·CD·h+3h=12·CD·4h=4·PCDO.

Przyrównując obie równości

12+PCDO=4·PCDO

12=3·PCDO

PCDO=4,

stąd

PBCD=12+4=16.

Zauważmy również, że

PABD=12·AB·h+3h=2h·AB.

Ponieważ AB=3CD, to

PABD=3CD·2h=6CD·h=12·12·CD·h=12·PCDO=12·4=48.

Zatem pole trapezu ABCD, to 48+16=64.

Polecenie 1

Rozwiąż test. Wskaż wszystkie poprawne odpowiedzi.

1Pole trapezu151055Brawo!Niestety, nie udało się.
Test

Pole trapezu

Sprawdzisz:

  • swoje umiejętności z zakresu obliczania pola trapezu.

Liczba pytań:
5
Limit czasu:
10 min
Twój ostatni wynik:
-
Polecenie 2

Ułóż test złożony z pięciu pytań, każde z trzema odpowiedziami. Ułożony test daj do rozwiązania koledze lub koleżance z klasy.

1
Pokaż ćwiczenia:
RY3Cwydxd0iTO1
Ćwiczenie 1
Wskaż prawidłową odpowiedź. Pole trapezu prostokątnego, którego suma długości podstaw wynosi zero przecinek pięć m, a ramiona mają długości dwa dm i trzy dm jest równe: Możliwe odpowiedzi: 1. zero przecinek pięć dm indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 2. pięćset cm indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 3. siedem przecinek pięć dm indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 4. siedem przecinek pięć m indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego
2
Ćwiczenie 2
R1JAbz4FIWMok
Wybierz jedno nowe słowo poznane podczas dzisiejszej lekcji i ułóż z nim zdanie.
R1PhPqVPJdSVo
Pewne wielokąty składają się z trapezów. Uzupełnij luki tak, aby poniższe wartości się zgadzały.
  • P, równa się, osiemnaście przecinek pięć
  • P, równa się, dwadzieścia jeden przecinek pięć
  • P, równa się, dwadzieścia sześć przecinek pięć
  • P, równa się, dwadzieścia osiem
2
Ćwiczenie 3

Jakie jest pole trapezu równoramiennego ABCD o wymiarach jak na poniższym rysunku?

R14WvZOnryupo
RpOQZxbFeT7QL
Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. początek ułamka, siedemdziesiąt pięć pierwiastek kwadratowy z jedenaście, mianownik, cztery, koniec ułamka, 2. początek ułamka, sto dwadzieścia pięć pierwiastek kwadratowy z jedenaście, mianownik, cztery, koniec ułamka, 3. początek ułamka, sto czternaście pierwiastek kwadratowy z siedem, mianownik, trzy, koniec ułamka, 4. sześćdziesiąt pierwiastek kwadratowy z trzy
RM2TXf4AWaild2
Ćwiczenie 4
W trapezie prostokątnym krótsza przekątna dzieli go na trójkąt prostokątny i trójkąt równoboczny. Dłuższa podstawa trapezu jest równa osiem cm. Ile wynosi pole powierzchni tego trapezu? Możliwe odpowiedzi: 1. dwadzieścia cztery pierwiastek kwadratowy z trzy, 2. osiemnaście pierwiastek kwadratowy z trzy, 3. sześćdziesiąt cztery pierwiastek kwadratowy z trzy, 4. czterdzieści osiem pierwiastek kwadratowy z trzy
RajCHoUmzB9UC2
Ćwiczenie 5
Wybierz jedno nowe słowo poznane podczas dzisiejszej lekcji i ułóż z nim zdanie.
2
Ćwiczenie 6

Oblicz pole trapezu równoramiennego ABCD, którego krótsza podstawa CD ma długość 8 cm, ramiona mają długość 6 cm, a kąt ostry tego trapezu ma miarę 45°.

3
Ćwiczenie 7

W trapezie ABCD dłuższa podstawa AB ma długość 93. Przekątna AC ma długość 12 i zawiera się w dwusiecznej kąta DAB. Kąt CAD ma miarę 30° Oblicz pole tego trapezu.

3
Ćwiczenie 8

Oblicz pole trapezu prostokątnego ABCD o podstawach ABCD, gdzie przekątna AC jest prostopadła do ramienia BC, dłuższa podstawa AB ma długość 8, a sinus kąta CAD jest równy 22.

Słownik

wysokość trapezu
wysokość trapezu

odcinek łączący podstawy lub ich przedłużenia i będący prostopadły do tych podstaw (również odległość między podstawami)