Obwody i pola figur podobnych — skala podobieństwa i stosunek pól
Figury podobne w skali k mają obwody w stosunku k, a pola w stosunku k2 — stosunek pól figur podobnych jest równy kwadratowi skali podobieństwa. Gdy dane są pola, skalę liczymy pierwiastkiem: k=P1P2.
Figury podobne w skali k mają obwody w stosunku k, a pola w stosunku k2: L1L2=k, P1P2=k2. Skalę odczytujesz ze stosunku odpowiednich boków (albo obwodów), a gdy dane są pola — pierwiastkiem: k=P1P2.
Jak obliczyć obwód i pole figury podobnej
Przykład: trójkąt o obwodzie 12 i polu 6 powiększony w skali k=3 ma obwód 3⋅12=36 i pole 32⋅6=54.
Jak obliczyć skalę ze stosunku pól
Przykład: pola figur podobnych to 8 i 50, więc k2=850=425 i k=25 — obwód większej figury jest 2,5 razy dłuższy.
Trójkąty podobne przy przekątnych trapezu
Przykład: w trapezie ABCD (AB∥CD) przekątne przecinają się w punkcie E. Trójkąty ABE i CDE są podobne (kąty naprzemianległe i wierzchołkowe) w skali k=∣CD∣∣AB∣; dla ∣AB∣=2∣CD∣ pole ABE jest 4 razy większe od pola CDE, a trójkąty BCE i AED mają równe pola.
Figury podobne na maturze — pułapki
Na maturze: karta wzorów CKE podaje pola figur (np. 4a23), ale zależności k i k2 musisz mieć w głowie. Zadanie za 1 pkt zwykle podaje pola (albo ich sumę) i pyta o obwód, bok lub skalę — najpierw pierwiastek, dopiero potem mnożenie. Pułapka: „pole 9 razy większe” to skala 3, nie 9; i odwrotnie — skala 5 to pola w stosunku 25, nie 5. W zadaniu z przekątnymi trapezu: ABE∼CDE ze skalą z podstaw, a BCE i AED mają zawsze równe pola.
Przykłady krok po kroku
Każdy przykład to inny typ zadania z tego tematu: najpierw sposób, potem zadanie rozwiązane krok po kroku.
Przykład 1 Obwód figury podobnej ze skali podobieństwa
Wyznaczasz skalę k ze stosunku odpowiednich boków lub obwodów i przeliczasz obwód figury podobnej: obwód2 = k · obwód1.
Zadanie Trójkąty prostokątne T1 i T2 są podobne. Przyprostokątne trójkąta T1 mają długości 6 i 8, a przeciwprostokątna trójkąta T2 ma długość 15. Oblicz obwód trójkąta T2.
1Skalę odczytuje się z odpowiednich boków, więc potrzebna jest przeciwprostokątna T1: 62+82=100=10.
2Skala podobieństwa T2 do T1 to stosunek przeciwprostokątnych: k=1015=23.
3Obwód T1 liczę wprost: 6+8+10=24.
4Obwody figur podobnych są w stosunku k, więc obwód T2=23⋅24=36.
Odpowiedź: Obwód trójkąta T2 jest równy 36.
Przykład 2 Pole figury podobnej ze skali
Ze skali k obliczasz pole figury podobnej (pole zmienia się k do potęgi 2 razy), a skalę odczytujesz ze stosunku odpowiednich boków.
Zadanie Trójkąty prostokątne T1 i T2 są podobne. Przyprostokątne trójkąta T1 mają długości 8 i 15, a przeciwprostokątna trójkąta T2 ma długość 34. Oblicz pole trójkąta T2.
1Skalę odczytuje się z odpowiednich boków, więc liczę przeciwprostokątną T1: 82+152=289=17.
2Skala podobieństwa T2 do T1: k=1734=2.
3Pole T1 z przyprostokątnych: 21⋅8⋅15=60.
4Pola figur podobnych są w stosunku k2, więc pole T2=22⋅60=240.
Odpowiedź: Pole trójkąta T2 jest równe 240.
Przykład 3 Skala ze stosunku pól i obwód figury podobnej
Ze stosunku pól odzyskujesz skalę pierwiastkiem, k = P2/P1, i przeliczasz nią obwód albo bok figury podobnej.
Zadanie Trapez T1 o polu 45 i obwodzie 30 jest podobny do trapezu T2 o polu 20. Oblicz obwód trapezu T2.
1Dane są pola, więc najpierw stosunek pól, który jest równy k2: k2=4520=94.
2Skalę odzyskuję pierwiastkiem: k=94=32 (mniejsza od 1, bo T2 ma mniejsze pole).
3Obwody są w stosunku k, nie k2: obwód T2=32⋅30=20.
Odpowiedź: Obwód trapezu T2 jest równy 20.
Przykład 4 Pola trójkątów wyznaczonych przez przekątne trapezu
Rozpoznajesz trójkąty podobne odcięte prostą równoległą (także przy przekątnych trapezu), odczytujesz skalę z podstaw i porównujesz pola: k do potęgi 2 dla trójkątów przy podstawach, równe pola trójkątów przy ramionach.
Zadanie W trapezie ABCD o podstawach AB i CD przekątne przecinają się w punkcie E. Dane są ∣AB∣=12, ∣CD∣=4 oraz pole trójkąta CDE równe 3. Oblicz pole trójkąta ABE i pole trójkąta BCE.
1Szukam trójkątów podobnych: AB∥CD, więc ∠EAB=∠ECD (naprzemianległe), a ∠AEB=∠CED (wierzchołkowe) — trójkąty ABE i CDE są podobne (cecha kąt–kąt–kąt).
2Skalę odczytuję z odpowiednich boków, czyli z podstaw: k=∣CD∣∣AB∣=412=3.
3Pola trójkątów podobnych są w stosunku k2: pole ABE=32⋅3=27.
4Trójkąty ABC i ABD mają wspólną podstawę AB i tę samą wysokość (odległość podstaw trapezu), więc równe pola; po odjęciu wspólnego trójkąta ABE zostaje: pole BCE = pole AED.
5Z podobieństwa ∣AE∣:∣EC∣=k=3, a trójkąty ABE i CBE mają wspólną wysokość z wierzchołka B na prostą AC, więc pole BCE=31⋅27=9.
Odpowiedź: Pole ABE=27, pole BCE=9 (tyle samo co pole AED).
Najczęstsze błędy
Pomylenie skali ze stosunkiem pól: „pole 9 razy większe” to skala 3, nie 9. Skalę z pól liczymy pierwiastkiem.
Skala 5 daje pola w stosunku 25, nie 5 — pole zmienia się k2 razy.
Przeliczanie obwodu przez k2. Obwody są w stosunku k, dlatego przy danych polach najpierw liczymy pierwiastek, dopiero potem mnożymy obwód.
Skala z nieodpowiadających sobie boków. Skalę odczytujemy ze stosunku odpowiednich boków, np. obu przeciwprostokątnych.
Sprawdź się na zadaniach
Rozwiąż samodzielnie, a potem sprawdź odpowiedź i rozwiązanie krok po kroku.
Zadanie 1
Trapez T1 ma obwód 28, a podobny do niego trapez T2 ma obwód 42. Najdłuższy bok trapezu T1 ma długość 12. Najdłuższy bok trapezu T2 ma długość:
Rozwiązanie krok po kroku
1 Oblicz k=2842 (ułamek dziesiętny). → 1.5
Zadanie 2
Trójkąt równoboczny T1 ma bok długości 4, a trójkąt równoboczny T2 ma bok długości 10. Stosunek pola trójkąta T2 do pola trójkąta T1 jest równy:
Diagnoza jest bezpłatna, a na start wystarczą imię i klasa — bez adresu e-mail. To test w Compass —
platformie diagnostyczno-adaptacyjnej z AI (35 pytań, zwykle 15–30 minut), który pokaże, które
tematy matury podstawowej już umiesz, a które trzeba powtórzyć. E-mail podajesz po teście, jeśli chcesz zapisać wynik
i dostać lekcje i zadania dobrane do niego.