Τραπέζιο
Στην ευκλείδεια γεωμετρία, τραπέζιο είναι το κυρτό τετράπλευρο που έχει δύο μόνο πλευρές παράλληλες.
Οι παράλληλες αυτές πλευρές λέγονται βάσεις και η απόστασή τους ύψος του τραπεζίου.
Το ευθύγραμμο τμήμα που συνδέει τα μέσα των μη παράλληλων πλευρών του λέγεται διάμεσος του τραπεζίου.[1]:119-123
Σημείωση: Η διάμεσος τραπεζίου ταυτίζεται με την ευθεία Νεύτωνα-Γκάους του τραπεζίου.
Ειδική περίπτωση τραπεζίου είναι το ισοσκελές τραπέζιο και το ορθογώνιο τραπέζιο.
Ιδιότητες
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]- Η διάμεσος ενός τραπεζίου είναι παράλληλη προς τις βάσεις του και ίση με το ημιάθροισμά τους.[2][3]:103-107[4]:122
| Απόδειξη 1 | |||||||
|
Θεωρούμε το τραπέζιο με βάσεις τις και τα μέσα των μή παραλλήλων πλευρών του και αντίστοιχα. Θα αποδείξουμε ότι και . Θα δημιουργήσουμε τρίγωνο στο οποίο η να συνδέει τα μέσα δύο πλευρών του. Γνωρίζουμε ότι το είναι μέσο της πλευράς , αρκεί λοιπόν το να είναι το μέσο μιάς άλλης πλευράς. Πράγματι, ενώνουμε τα σημεία , και προεκτείνουμε την , η οποία τέμνει την προέκταση της πλευράς έστω στο σημείο . Τα τρίγωνα και έχουν
Άρα σύμφωνα με το κριτήριο ΓΠΓ τα τρίγωνα είναι ίσα και έχουν και τα υπόλοιπα στοιχεία τους ίσα. Δηλαδή, και . Επομένως στο τρίγωνο το ευθύγραμμο τμήμα συνδέει τα μέσα των πλευρών και άρα είναι . Άρα . Είναι επίσης
Συνεπώς
Αποδείξαμε λοιπόν ότι
|
| Απόδειξη 2 | |||||||
|
Θεωρούμε το τραπέζιο με βάσεις και η διαγώνιος. Από το μέσο της φέρνουμε ευθεία παράλληλη προς την , η οποία τέμνει την στο .
Συνεπώς η είναι η διάμεσος του τραπεζίου και ισχύει
|
| Απόδειξη με διανύσματα |
|
Θεωρώντας το κλειστό μονοπάτι , έχουμε ότι Αφού είναι το μέσο της έχουμε ότι και αντίστοιχα . Επομένως,
|
- Το ευθύγραμμο τμήμα που συνδέει τα μέσα των διαγωνίων ενός τραπεζίου είναι παράλληλο προς τις βάσεις του και ίσο με την ημιδιαφορά των βάσεων.
| Απόδειξη 1 | |||||||
|
Θεωρούμε το τραπέζιο με βάσεις τις () και τα μέσα των διαγωνίων του και αντίστοιχα. Θα αποδείξουμε ότι και . Θα δημιουργήσουμε τρίγωνο στο οποίο η να συνδέει τα μέσα δύο πλευρών του. Γνωρίζουμε ότι το είναι μέσο της διαγωνίου , αρκεί λοιπόν το να είναι το μέσο μιάς άλλης πλευράς. Πράγματι, ενώνουμε τα σημεία , και προεκτείνουμε την , η οποία τέμνει την πλευρά έστω στο σημείο . Τα τρίγωνα και έχουν
Άρα σύμφωνα με το κριτήριο ΓΠΓ τα τρίγωνα είναι ίσα και έχουν και τα υπόλοιπα στοιχεία τους ίσα. Δηλαδή, και . Επομένως στο τρίγωνο το ευθύγραμμο τμήμα συνδέει τα μέσα των πλευρών και άρα είναι . Άρα . Είναι επίσης
συνεπώς
Αποδείξαμε λοιπόν ότι
|
Εμβαδόν
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]- Το εμβαδόν τραπεζίου ισούται με το γινόμενο του ημιαθροίσματος των βάσεών του επί το ύψος του.[2]: 164-169 [3]: 240-241
| Απόδειξη | |||||||
|
Θεωρούμε το τραπέζιο με βάσεις και η διαγώνιός του. Το εμβαδόν του τραπεζίου ισούται με το άθροισμα των εμβαδών των δύο τριγώνων και . Φέρνουμε τα ύψη του τραπεζίου τα ποία είναι και ύψη των των δύο τριγώνων και . Τότε έχουμε: Αποδείξαμε λοιπόν ότι το εμβαδόν τραπεζίου είναι . Αν ονομάσουμε με το κεφαλαίο την μεγάλη βάση και το μικρό την μικρή βάση και τότε,
|
- Το εμβαδόν του τραπεζίου ισούται με το γινόμενο μίας μη-παράλληλης πλευράς του επί την απόσταση του μέσου της άλλης από αυτήν.
| Απόδειξη |
|
Θεωρούμε το τραπέζιο με βάσεις τις και το μέσο της μή παράλληλης πλευράς του . Φέρνουμε την κάθετη προς την και στη συνέχεια φέρνουμε την παράλληλη από το προς την η οποία τέμνει την στο σημείο και την προέκταση της στο σημείο . Τα τρίγωνα και έχουν
Άρα σύμφωνα με το κριτήριο ΓΠΓ τα τρίγωνα είναι ίσα άρα και ισεμβαδικά. Επομένως |
Τύποι για το εμβαδόν
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Στο τραπέζιο με βάσεις και ύψος το το εμβαδόν του δίνεται από τον τύπο:
Επίσης γράφεται ως
- ,
όπου το κεφαλαίο σηματοδοτεί την μεγάλη βάση, το μικρό την μικρή βάση και το το ύψος του τραπεζίου.
Από τον παρακάτω τύπο για το ύψος του τραπεζίου προκύπτει ο εξής τύπος για το εμβαδόν συναρτήσει των πλευρών:
Μετρικές σχέσεις
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]- Το ύψος ενός τραπεζίου με δίνεται από τους τύπους
| Απόδειξη |
|
Θεωρούμε την παράλληλη από το στο . Επομένως, . Από τον τύπο του Ήρωνα στο τρίγωνο έχουμε ότι όπου , η ημιπερίμετρος του τριγώνου . Αναδιατάσσοντας την παραπάνω παράσταση λαμβάνουμε τους ζητούμενους τύπους. |
- Οι διαγώνιες δίνονται από τους τύπους
- και
| Απόδειξη |
|
Από τον νόμο συνημιτόνων στα τρίγωνα και : Συνδυάζοντας αυτές τις δύο σχέσεις και αναδιατάσσοντας, λαμβάνουμε τη ζητούμενη σχέση. |
Ανισοτικές σχέσεις
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Σε ένα τραπέζιο με παράλληλες τις και , ισχύει ότι:[5]:78[2]: 89-90 [3]: 103-107
και
Ειδικές περιπτώσεις
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Ισοσκελές τραπέζιο
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Ένα τραπέζιο που έχει τις μη-παράλληλες πλευρές του ίσες λέγεται ισοσκελές. Ένα ισοσκελές τραπέζιο είναι εγγράψιμο σε κύκλο. Ειδική περίπτωση περίπτωση είναι το τραπέζιο με τρεις πλευρές ίσες.
Ορθογώνιο τραπέζιο
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Ένα τραπέζιο που έχει τις δύο του γωνίες ορθές λέγεται ορθογώνιο.
Παραλληλόγραμμο
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Ένα τραπέζιο που έχει όλες τις πλευρές του ανά δύο παράλληλες είναι ένα παραλληλόγραμμο. Από τις ιδιότητες του παραλληλογράμμου προκύπτει ότι είναι και ίσες.
Περιγεγραμμένο τραπέζιο
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Ένα τραπέζιο λέγεται περιγεγραμμένο αν υπάρχει κύκλος στον οποίο και οι τέσσερις πλευρές του τραπεζίου εφάπτονται. Δεν είναι όλα τα τραπέζια περιγεγραμμένα.
Εφαρμογές
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Τραπεζοειδής αποσύνθεση
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Στην υπολογιστική γεωμετρία, η τραπεζοειδής αποσύνθεση[6][7] χωρίζει έναν χώρο με αντικείμενα (που αναπαριστούνται από πολύγωνα), σε τραπέζια παίρνοντας τις προβολές των σημείων στον άξονα . Ενώνοντας τα γειτονικά τραπέζια, λαμβάνουμε έναν γράφο που μας επιτρέπει π.χ. να βρίσκουμε μονοπάτια μεταξύ δύο τοποθεσιών στον αρχικό χώρο.
Δείτε ακόμη
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]Παραπομπές
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]- ↑ Βασιλειάδης, Παν. Κ. (1976). Γεωμετρία Πολύγωνα Περιφέρειαι. Θεσσαλονίκη.
- 1 2 3 Νικολάου, Νικολαος Δ. (1973). Θεωρητική Γεωμετρία. Αθήνα: Οργανισμός Εκδόσεων Διδακτικών Βιβλίων.
- 1 2 3 Ταβανλής, Χ. Επίπεδος Γεωμετρία. Αθήνα: Ι. Χιωτελη.
- ↑ Βασιλειάδης, Παν. Κ. (1976). Γεωμετρία Πολύγωνα Περιφέρειαι. Θεσσαλονίκη.
- ↑ Αλεξίου, Κ. Τ. (1975). Θεωρητική Γεωμετρία: Τεύχος Α'. Αθήνα.
- ↑ Seidel, Raimund (1 Ιουλίου 1991). «A simple and fast incremental randomized algorithm for computing trapezoidal decompositions and for triangulating polygons». Computational Geometry 1 (1): 51–64. doi:.
- ↑ Choset, Howie. «Robotic motion planning: Cell decompositions» (PDF). CMU. Ανακτήθηκε στις 6 Αυγούστου 2023.
Εξωτερικοί σύνδεσμοι
[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Πολυμέσα σχετικά με το θέμα Trapezoids στο Wikimedia Commons
Λεξιλογικός ορισμός του τραπέζιο στο Βικιλεξικό





