Геометрия, 9 класс · Длина окружности и площадь круга

Построение правильных многоугольников

Номера параграфов и упражнений будут из твоего учебника. Выбрать учебник

Что нужно знать до

Если что-то из этого забылось, начни оттуда — так будет понятнее.

Коротко о главном

Правильные многоугольники строят циркулем и линейкой через описанную окружность. Шестиугольник получается засечками раствором, равным радиусу, квадрат — двумя перпендикулярными диаметрами, а деление дуг пополам удваивает число сторон.

\[a_6 = R\]

Подробное объяснение

Как без транспортира нарисовать ровную шестиугольную снежинку или восьмиугольный циферблат? Древние геометры обходились циркулем и линейкой без делений, и для многих правильных многоугольников этого хватает. Правильный треугольник по стороне и квадрат вы строить уже умеете. Для большего числа сторон удобно идти через описанную окружность: если поделить её на \(n\) равных дуг, концы дуг будут вершинами правильного \(n\)-угольника. Ведь равные дуги стягиваются равными хордами, а вписанные углы, опирающиеся на равные дуги, равны.

Правильный шестиугольник

Сторона правильного шестиугольника равна радиусу описанной окружности: \(a_6 = 2R\sin 30^\circ = R\). Отсюда построение по данной стороне \(PQ\):

  1. Начертите окружность радиуса \(PQ\) и отметьте на ней точку \(A_1\).
  2. Не меняя раствора циркуля, сделайте засечки: из \(A_1\) получите \(A_2\), из \(A_2\) — \(A_3\), и так до \(A_6\).
  3. Соедините точки по порядку — шестиугольник готов. Шестая засечка точно вернётся в \(A_1\), потому что каждая хорда, равная \(R\), стягивает дугу \(60^\circ\).

Взяв вершины через одну (\(A_1\), \(A_3\), \(A_5\)), получим правильный треугольник, вписанный в ту же окружность.

Квадрат

Проведите диаметр \(AC\), затем серединный перпендикуляр к нему — он пройдёт через центр и даст второй диаметр \(BD\). Перпендикулярные диаметры делят окружность на четыре дуги по \(90^\circ\), точки \(A\), \(B\), \(C\), \(D\) — вершины квадрата.

Удвоение числа сторон

Главный приём: из правильного \(n\)-угольника можно построить правильный \(2n\)-угольник.

  1. Опишите около \(n\)-угольника окружность. Её центр — пересечение биссектрис двух углов (или серединных перпендикуляров к двум сторонам).
  2. Постройте серединные перпендикуляры к сторонам. Каждый проходит через центр и делит пополам дугу, которую стягивает сторона. Получите точки \(B_1, B_2, \ldots, B_n\).
  3. Соедините по порядку \(A_1, B_1, A_2, B_2, \ldots, A_n, B_n\).

Теперь окружность разбита на \(2n\) равных дуг, значит, многоугольник правильный.

В окружность с центром O вписан правильный шестиугольник A1…A6. Серединные перпендикуляры к его сторонам проходят через O и пересекают окружность в точках B1…B6; ломаная A1B1A2B2…A6B6 — правильный двенадцатиугольник.
Серединные перпендикуляры к сторонам делят дуги пополам — число сторон удваивается.

Из шестиугольника так получают 12-, 24-, 48-угольники, из квадрата — 8-, 16-, 32-угольники и вообще правильный \(2^k\)-угольник.

Не всё можно построить

Циркулем и линейкой строятся не все правильные многоугольники. Доказано, что правильный семиугольник так построить нельзя. А вот правильный 17-угольник — можно, это открыл молодой Карл Гаусс. Поэтому в задачах встречаются 3-, 4-, 6-, 8-, 12-угольники, но не 7- или 9-угольник.

Как решать задачи на построение

  1. Определите, что нужно: многоугольник по стороне или вписанный в данную окружность.
  2. Если дана сторона — найдите радиус описанной окружности (для шестиугольника \(R = a_6\)).
  3. Постройте «базовый» многоугольник: шестиугольник (засечками) или квадрат (перпендикулярными диаметрами).
  4. Нужно больше сторон — удваивайте серединными перпендикулярами. Нужен треугольник — берите вершины шестиугольника через одну.
  5. В ответе объясните, почему фигура правильная: вершины делят окружность на равные дуги.

Разобранные примеры

База

Шестиугольник с заданным периметром

Условие

Постройте правильный шестиугольник с периметром 24 см. Каким раствором циркуля нужно делать засечки?

Дано
  • \(P = 24\) см
  • \(n = 6\)
Найти
  • радиус окружности (раствор циркуля)
Решение

Сторона \(a_6 = 24 : 6 = 4\) см. Так как \(a_6 = R\), начертите окружность радиуса 4 см и тем же раствором сделайте шесть засечек по окружности. Соедините их по порядку.

Ответ: 4 см
Средний

Правильный восьмиугольник в окружности

Условие

Впишите в данную окружность с центром \(O\) правильный восьмиугольник и найдите его угол.

Решение
  1. Проведите диаметр \(AC\) и серединный перпендикуляр к нему — второй диаметр \(BD\). Квадрат \(ABCD\) вписан.
  2. Постройте серединные перпендикуляры к \(AB\) и \(BC\). Продолженные через \(O\), они делят пополам и дуги \(CD\) и \(DA\). Получите середины четырёх дуг: \(M\), \(N\), \(K\), \(L\).
  3. Соедините по порядку \(A, M, B, N, C, K, D, L\) — восемь дуг по \(45^\circ\), восемь равных хорд.

Угол восьмиугольника \(\dfrac{8 - 2}{8} \cdot 180^\circ = 135^\circ\).

Ответ: Восьмиугольник AMBNCKDL, угол 135°
Сложный

Сторона построенного многоугольника

Условие

В окружность радиуса 6 см вписали правильный шестиугольник, а затем удвоили его до двенадцатиугольника. Найдите отрезок \(A_1B_1\) — сторону двенадцатиугольника — с точностью до сотых.

Дано
  • \(R = 6\) см
  • \(n = 12\)
Найти
  • \(a_{12}\)
Решение

\(a_{12} = 2R\sin\dfrac{180^\circ}{12} = 12\sin 15^\circ \approx 12 \cdot 0{,}2588 \approx 3{,}11\) см. Это меньше стороны шестиугольника (6 см), как и должно быть: чем больше сторон, тем они короче.

Ответ: ≈ 3,11 см

Типичные ошибки

Откладывают по окружности диаметр вместо радиуса
Почему неверно

Хорда, равная диаметру, — это сам диаметр, она стягивает полуокружность. Засечки такой длины дадут только две точки.

Как правильно

Для шестиугольника раствор циркуля равен радиусу: \(a_6 = R\), каждая засечка отсекает дугу \(60^\circ\).

Делят дугу пополам «на глаз» или транспортиром
Почему неверно

В задаче на построение разрешены только циркуль и линейка без делений. Транспортир даёт приближённый результат и не считается построением.

Как правильно

Середину дуги находят серединным перпендикуляром к стягивающей её хорде: он проходит через центр окружности и делит дугу пополам.

Не доказывают, что многоугольник правильный
Почему неверно

Шаги построения без объяснения — не полное решение: неясно, почему стороны и углы равны.

Как правильно

Добавьте одну фразу: вершины делят окружность на \(n\) равных дуг, равные дуги стягиваются равными хордами, а углы многоугольника опираются на равные дуги — значит, стороны и углы равны.

Проверь себя

Ответь на вопросы — после каждого ответа появится пояснение.

  1. Каким раствором циркуля откладывают стороны правильного шестиугольника, вписанного в окружность?

    Показать ответ

    Ответ: А) Равным радиусу

    Сторона правильного вписанного шестиугольника равна радиусу, \(a_6 = 2R\sin 30^\circ = R\).

  2. Какие правильные многоугольники можно построить циркулем и линейкой?

    Правильных ответов несколько.

    Показать ответ

    Ответ: А) Шестиугольник; Б) Восьмиугольник; Г) Двенадцатиугольник

    Шестиугольник строится засечками, восьмиугольник и двенадцатиугольник — удвоением квадрата и шестиугольника. Правильный семиугольник циркулем и линейкой построить нельзя — это доказано.

  3. Сколько сторон получится, если правильный восьмиугольник дважды «удвоить» способом деления дуг пополам?

    Показать ответ

    Ответ: 32

    \(8 \to 16 \to 32\).

  4. Чем удобнее всего найти середину дуги, стягиваемой стороной вписанного многоугольника?

    Показать ответ

    Ответ: А) Серединным перпендикуляром к этой стороне

    Серединный перпендикуляр к хорде проходит через центр окружности и делит стягиваемую дугу пополам. Транспортир в построениях циркулем и линейкой не используется.

  5. Как вписать в окружность квадрат циркулем и линейкой?

    Показать ответ

    Ответ: А) Провести два перпендикулярных диаметра и соединить их концы

    Перпендикулярные диаметры делят окружность на четыре дуги по \(90^\circ\), их концы — вершины квадрата. Вершины шестиугольника через одну дают правильный треугольник.

Задачи для тренировки

От простых к сложным. Подсказку, решение и ответ открывай, только когда попробовал сам.

База Задача 1

Постройте правильный шестиугольник со стороной 3 см. Окружность какого радиуса для этого нужна и каким будет периметр?

Подсказка

Сторона правильного шестиугольника равна радиусу описанной окружности.

Решение
  1. Начертите окружность радиуса 3 см и отметьте на ней точку \(A_1\).
  2. Не меняя раствора циркуля, сделайте от \(A_1\) по окружности засечки \(A_2, A_3, \ldots, A_6\).
  3. Соедините точки по порядку. Так как \(a_6 = R\), нужна окружность радиуса 3 см, периметр \(6 \cdot 3 = 18\) см.
Ответ
Радиус 3 см, периметр 18 см
База Задача 2

Как с помощью циркуля и линейки вписать в окружность правильный треугольник?

Подсказка

Сначала постройте точки правильного шестиугольника.

Решение

Раствором циркуля, равным радиусу, отметьте на окружности шесть точек \(A_1, \ldots, A_6\) (вершины правильного шестиугольника). Соедините их через одну, \(A_1\), \(A_3\), \(A_5\). Дуги между ними по \(120^\circ\) равны, значит, равны и хорды — треугольник правильный.

Ответ
Соединить через одну вершины вписанного шестиугольника
Средний Задача 3

Как построить правильный двенадцатиугольник, если правильный шестиугольник, вписанный в окружность, уже построен? Чему равен угол двенадцатиугольника?

Подсказка

Разделите пополам каждую дугу между соседними вершинами.

Решение

Постройте серединные перпендикуляры к сторонам шестиугольника: каждый проходит через центр и пересекает меньшую дугу в её середине. Получите точки \(B_1, \ldots, B_6\) и соедините по порядку \(A_1, B_1, A_2, B_2, \ldots, A_6, B_6\). Все 12 дуг по \(30^\circ\), хорды равны — двенадцатиугольник правильный. Его угол \(\dfrac{12 - 2}{12} \cdot 180^\circ = 150^\circ\).

Ответ
Удвоить число вершин серединными перпендикулярами; угол 150°
Средний Задача 4

Начиная с квадрата и удваивая число сторон, получают правильные многоугольники. Какой по счёту шаг удвоения даст 32-угольник и каким будет центральный угол, опирающийся на его сторону?

Подсказка

4 → 8 → 16 → 32.

Решение

Из квадрата удвоением получаем 8-, 16-, 32-угольник — это третий шаг. Центральный угол \(360^\circ : 32 = 11{,}25^\circ\).

Ответ
Третий шаг; 11,25°
Сложный Задача 5

В окружность радиуса 4 см циркулем и линейкой вписан правильный двенадцатиугольник. Найдите длину его стороны с точностью до сотых.

Подсказка

Воспользуйтесь формулой aₙ = 2R·sin(180°/n); sin 15° ≈ 0,2588.

Решение

\(a_{12} = 2R\sin\dfrac{180^\circ}{12} = 2 \cdot 4 \cdot \sin 15^\circ \approx 8 \cdot 0{,}2588 \approx 2{,}07\) см.

Ответ
≈ 2,07 см
Сложный Задача 6

Можно ли циркулем и линейкой построить угол \(15^\circ\), пользуясь построением правильных многоугольников?

Подсказка

Какому многоугольнику соответствует центральный угол 30°?

Решение

Да. Постройте вписанный правильный шестиугольник и удвойте его до двенадцатиугольника. Центральный угол, опирающийся на сторону двенадцатиугольника, равен \(360^\circ : 12 = 30^\circ\). Его биссектриса (или вписанный угол, опирающийся на ту же сторону) даёт \(15^\circ\).

Ответ
Да, половина центрального угла двенадцатиугольника

Для родителя

Как объяснить за 5 минут. Дайте ребёнку циркуль. Начертите окружность и, не меняя раствора, «прошагайте» по ней шесть раз — получится шестиугольник, а через одну точку — треугольник. Потом нарисуйте два перпендикулярных диаметра — квадрат, и спросите, как получить из него восьмиугольник.

Вопросы для проверки понимания: 1) Почему засечки радиусом дают ровно шесть точек? 2) Как из квадрата получить восьмиугольник? 3) Любой ли правильный многоугольник можно построить циркулем и линейкой?

На что обратить внимание. В построениях нельзя пользоваться делениями линейки и транспортиром. Ребёнок должен уметь объяснить, почему получившийся многоугольник правильный, — через равные дуги.

Где в учебниках

УчебникПараграфУпражнения
Геометрия. 7–9 классы (Атанасян, Бутузов и др.) § 117 1189
Проверено методистом 2 октября 2026.
Нашли ошибку?

Опечатка, неверный ответ, непонятное объяснение — напишите, что не так. Мы проверим и исправим.