Четырехугольник и его элементы сумма углов

Видео:Четырёхугольник и его элементы – 8 класс геометрияСкачать

Четырёхугольник и его элементы – 8 класс геометрия

Сумма углов четырехугольника

Свойства

  1. Сумма углов четырехугольника равна 360°.
    ∠A + ∠B + ∠C + ∠D = 360°.
    Четырехугольник и его элементы сумма углов
  2. Если четырехугольник правильный, то каждый угол по 90°
    и этот четырехугольник является квадратом.
    ∠A = ∠B = ∠C = ∠D, ⇒ ∠A = ∠B = ∠C = ∠D = 90°,
    ABCD — квадрат.
    Четырехугольник и его элементы сумма углов
  3. Сумма противоположных углов четырехугольника равна 180°,
    если около четырехугольника описана окружность.
    ∠A + ∠С = ∠В + ∠D = 180°.
    Четырехугольник и его элементы сумма углов

Такие четырехугольники называют вписанными.

Это все виды четырехугольников,
которые изучаются в школьном
курсе по геометрии.

Видео:ЧЕТЫРЕХУГОЛЬНИК и его элементы. §1 геометрия 8 классСкачать

ЧЕТЫРЕХУГОЛЬНИК и его элементы. §1 геометрия 8 класс

Четырехугольник и его элементы — определение и вычисление с доказательствами и примерами решения

Содержание:

Четырехугольником называют фигуру, состоящую из четырех точек и четырех последовательно соединяющих их отрезков.

Никакие три из этих точек не должны лежать на одной прямой, а соединяющие их отрезки не должны иметь никаких других общих точек, кроме данных.

Любой четырехугольник ограничивает некоторую часть плоскости, являющуюся внутренней областью четырехугольника.

На рисунке 1 изображен четырехугольник Четырехугольник и его элементы сумма углов

Вершины четырехугольника, являющиеся концами его стороны, называют соседними, несоседние вершины называют противолежащими. На рисунке 1 вершины Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма углов— соседние, Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма углов— противолежащие.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Стороны четырехугольника, имеющие общую вершину, называют соседними, а не имеющие общей вершины — противолежащими. На рис. 1 стороны Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма углов— соседние, Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма углов— противолежащие.

Сумму длин всех сторон четырехугольника называют его периметром. Периметр обозначают буквой Четырехугольник и его элементы сумма угловНапример, периметр четырехугольника Четырехугольник и его элементы сумма угловможно обозначить как Четырехугольник и его элементы сумма углов

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Отрезки, соединяющие противолежащие вершины четырехугольника, называют диагоналями четырехугольника.

На рисунке 2 отрезки Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма углов— диагонали четырехугольника Четырехугольник и его элементы сумма угловКаждый четырехугольник имеет две диагонали.

Углами четырехугольника Четырехугольник и его элементы сумма угловназывают углы Четырехугольник и его элементы сумма углов Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма углов(рис. 1). Углы четырехугольника называют противолежащими, если их вершины — противолежащие вершины четырехугольника, и соседними, если их вершины — соседние вершины четырехугольника. На рисунке 1 углы Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма углов— противолежащие, Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма углов— соседние.

Один из углов четырехугольника может быть больше развернутого угла. Например, на рисунке 3 в четырехугольнике Четырехугольник и его элементы сумма угловугол Четырехугольник и его элементы сумма угловбольше развернутого. Такой четырехугольник называют невыпуклым. Если все углы четырехугольника меньше 180°, его называют выпуклым. Диагонали выпуклого четырехугольника пересекаются (рис. 2), а невыпуклого не пересекаются (рис. 4).

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Теорема (о сумме углов четырехугольника). Сумма углов четырехугольника равна 360°.

Доказательство:

Пусть Четырехугольник и его элементы сумма углов— некоторый четырехугольник. Проведем в нем диагональ Четырехугольник и его элементы сумма углов(рис. 5). Тогда Четырехугольник и его элементы сумма угловЧетырехугольник и его элементы сумма угловУчитывая, что Четырехугольник и его элементы сумма углов(как сумма углов Четырехугольник и его элементы сумма углов Четырехугольник и его элементы сумма углов(как сумма углов Четырехугольник и его элементы сумма угловбудем иметь: Четырехугольник и его элементы сумма угловЧетырехугольник и его элементы сумма углов

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Пример:

Найдите углы четырехугольника, если их градусные меры относятся как 3 : 10 : 4 : 1. Выпуклым или невыпуклым является этот четырехугольник?

Решение:

Пусть углы четырехугольника равны Четырехугольник и его элементы сумма угловЧетырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма угловИмеем уравнение Четырехугольник и его элементы сумма угловоткуда Четырехугольник и его элементы сумма угловСледовательно, углы четырехугольника равны Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма угловТак как один из углов четырехугольника больше 180°, то этот четырехугольник — невыпуклый.

Ответ. 60°, 200°, 80°, 20°; невыпуклый.

Видео:Четырехугольник, его элементы. Сумма углов четырехугольника (8 класс. Геометрия)Скачать

Четырехугольник, его элементы. Сумма углов четырехугольника (8 класс. Геометрия)

Четырехугольник и его элементы

На рисунке 1 отрезки АВ и ВС имеют только одну общую точку В, которая является концом каждого из них. Такие отрезки называют соседними. На рисунке 2 каждые два отрезка являются соседними.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Отрезки АВ и CD на рисунке 3 не являются соседними.
Четырехугольник и его элементы сумма углов

Рассмотрим фигуру, состоящую из четырех точек А, В, С, D и четырех отрезков АВ, ВС, CD, DA таких, что никакие два соседних отрезка не лежат на одной прямой и никакие два несоседних отрезка не имеют общих точек (рис. 4, а).

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Фигура, образованная этими отрезками, ограничивает часть плоскости, выделенную на рисунке 4, б зеленым цветом. Эту часть плоскости вместе с отрезками АВ, ВС, CD и DA называют четырехугольником. Точки А, В, С, D называют вершинами четырехугольника, а отрезки АВ, ВС, CD, DA — сторонами четырехугольника.

На рисунке 5 изображены фигуры, состоящие из четырех отрезков АВ, ВС, CD, DA и части плоскости, которую они ограничивают. Однако эти фигуры не являются четырехугольниками. Поясните почему.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Стороны четырехугольника, являющиеся соседними отрезками, называют соседними сторонами четырехугольника. Вершины, являющиеся концами одной стороны, называют соседними вершинами многоугольника. Стороны, не являющиеся соседними, называют противолежащими сторонами четырехугольника. Несоседние вершины называют противолежащими вершинами четырехугольника.

На рисунке 6 изображен четырехугольник, в котором, например, стороны MQ и MN являются соседними, а стороны NP и MQ — противолежащими. Вершины Q и Р — соседние, а вершины М и Р — противолежащие.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Четырехугольник называют и обозначают по его вершинам. Например, на рисунке 4, б изображен четырехугольник ABCD, а на рисунке 6 — четырехугольник MNPQ. В обозначении четырехугольника буквы, стоящие рядом, соответствуют соседним вершинам четырехугольника. Например, четырехугольник, изображенный на рисунке 6, можно обозначить еще и так: PQMN, или MQPN, или NPQM и т. д.

Сумму длин всех сторон четырехугольника называют периметром четырехугольника.

Отрезок, соединяющий противолежащие вершины четырехугольника, называют диагональю. На рисунке 7 отрезки АС и BD — диагонали четырехугольника АВСD.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Углы ABC, BCD, CDA, DAB (рис. 8) называют углами четырехугольника ABCD. В этом четырехугольнике каждый из них меньше развернутого угла. Такой четырехугольник называют выпуклым. Однако существуют четырехугольники, в которых не все углы меньше развернутого. Например, на рисунке 9 угол В четырехугольника ABCD больше 180°. Такой четырехугольник называют невыпуклым 1 .

Углы АВС и ADC называют противолежащими углами четырехугольника ABCD (рис. 8, 9). Также противолежащими являются углы BAD и BCD.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Теорема 1.1. Сумма углов четырехугольника равна 360°.

Доказательство. Проведем в четырехугольнике диагональ, разбивающую его на два треугольника. Например, на рисунке 10

1 Более подробно с понятием «выпуклость» вы ознакомитесь в п. 19.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

это диагональ BD. Тогда сумма углов четырехугольника ABCD равна сумме углов треугольников ABD и CBD. Поскольку сумма углов треугольника равна 180°, то сумма углов четырехугольника равна 360°.

Следствие. В четырехугольнике только один из углов может быть больше развернутого.

Докажите это свойство самостоятельно.

Пример:

Докажите, что длина любой стороны четырехугольника меньше суммы длин трех остальных его сторон.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Решение:

Рассмотрим произвольный четырехугольник ABCD (рис. 11). Покажем, например, что АВ 1 В учебнике задачи на построение не обязательны для рассмотрения.

В треугольнике АВС известны две стороны АВ и ВС и угол В между ними. Следовательно, этот треугольник можно построить. Теперь можем от лучей АВ и СВ отложить углы, равные углам четырехугольника при вершинах А и С.

Проведенный анализ показывает, как строить искомый четырехугольник.

Строим треугольник по двум данным сторонам четырехугольника и углу между ними. На рисунке 12 это треугольник АВС. Далее от лучей АВ и СВ откладываем два известных угла четырехугольника. Два построенных луча пересекаются в точке D. Четырехугольник ABCD — искомый.

Параллелограмм. Свойства параллелограмма

Определение. Параллелограммом называют четырехугольник, у которого каждые две противолежащие стороны параллельны.

На рисунке 19 изображен параллелограмм ABCD. По определению параллелограмма имеем: Четырехугольник и его элементы сумма углов

Рассмотрим некоторые свойства параллелограмма.
Четырехугольник и его элементы сумма углов

Теорема 2.1. Противолежащие стороны параллелограмма равны.

Доказательство. На рисунке 19 изображен параллелограмм ABCD. Докажем, что АВ = CD и ВС = AD.

Проведем диагональ АС. Докажем, что треугольники АВС и CDA равны (рис. 20).

В этих треугольниках сторона АС — общая, углы 1 и 2 равны как накрест лежащие при параллельных прямых ВС и AD и секущей АС, углы 3 и 4 равны как накрест лежащие при параллельных прямых АВ и CD и секущей АС. Следовательно, треугольники АВС и CDA равны по второму признаку равенства треугольников. Отсюда АВ = CD и ВС = AD.

Теорема 2.2. Противолежащие углы параллелограмма равны.

Доказательство. На рисунке 19 изображен параллелограмм ABCD. Докажем, что Четырехугольник и его элементы сумма углов
При доказательстве предыдущей теоремы было установлено, что Четырехугольник и его элементы сумма углов(рис. 20). Отсюда Четырехугольник и его элементы сумма угловИз равенства углов 1 и 2 и равенства углов 3 и 4 следует, что Четырехугольник и его элементы сумма угловСледовательно, Четырехугольник и его элементы сумма углов

Теорема 2.3. Диагонали параллелограмма точкой пересечения делятся пополам.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Доказательство. На рисунке 21 изображен параллелограмм ABCD, диагонали которого пересекаются в точке О. Докажем, что АО = ОС и ВО = OD.

Рассмотрим треугольники AOD и СОВ.
Имеем: Четырехугольник и его элементы сумма угловравны как накрест лежащие при параллельных прямых AD и ВС и секущих АС и BD соответственно. Из теоремы 2.1 получаем: AD = ВС.

Следовательно, треугольники AOD и СОВ равны по второму признаку равенства треугольников. Отсюда АО = ОС, ВО = OD.

Определение. Высотой параллелограмма называют перпендикуляр, опущенный из любой точки прямой, содержащей сторону параллелограмма, на прямую, содержащую противолежащую сторону.

На рисунке 22 каждый из отрезков AF, QE, ВМ, PN, СК является высотой параллелограмма ABCD.

Из курса геометрии 7 класса вы знаете, что все точки одной из двух параллельных прямых равноудалены от другой прямой. Поэтому AF = QE и ВМ = PN = СК.

Говорят, что высоты ВМ, СК, PN проведены к сторонам ВС и AD, а высоты AF, QE — к сторонам АВ и CD.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Пример №1

Докажите, что прямые, содержащие высоты треугольника, переcекаются в одной точке.

Решение:

Через каждую вершину данного треугольника АВС проведем прямую, параллельную противолежащей стороне. Получим треугольник Четырехугольник и его элементы сумма углов(рис. 23).

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Из построения следует, что четырехугольники Четырехугольник и его элементы сумма углов— параллелограммы. Отсюда Четырехугольник и его элементы сумма угловСледовательно, точка А является серединой отрезка Четырехугольник и его элементы сумма углов

Поскольку прямые Четырехугольник и его элементы сумма угловпараллельны, то высота АН треугольника АВС перпендикулярна отрезку Четырехугольник и его элементы сумма угловТаким образом, прямая АН — серединный перпендикуляр стороны Четырехугольник и его элементы сумма угловтреугольника Четырехугольник и его элементы сумма угловАналогично можно доказать, что прямые, содержащие две другие высоты треугольника АВС, являются серединными перпендикулярами сторон Четырехугольник и его элементы сумма угловтреугольника Четырехугольник и его элементы сумма углов

Так как серединные перпендикуляры сторон треугольника пересекаются в одной точке, то утверждение теоремы доказано.

Пример №2

Биссектриса тупого угла параллелограмма делит его сторону в отношении 2 : 1, считая от вершины острого угла. Найдите стороны параллелограмма, если его периметр равен 60 см.

Решение:

Пусть биссектриса тупого угла В параллелограмма ABCD (рис. 24) пересекает сторону AD в точке М. По условию AM : MD = 2 : 1.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Углы ABM и CBM равны по условию.
Углы СВМ и AM В равны как накрест лежащие при параллельных прямых ВС и AD и секущей ВМ.

Тогда Четырехугольник и его элементы сумма угловСледовательно, треугольник ВАМ равнобедренный, отсюда АВ = AM.

Пусть MD = х см, тогда АВ =АМ = 2х см, AD = Зх см. Поскольку противолежащие стороны параллелограмма равны, то его периметр равен 2 (АВ + AD). Учитывая, что по условию периметр параллелограмма равен 60 см, получаем:

2 (2х + Зх) = 60;
х = 6.

Следовательно, АВ = 12 см, AD = 18 см.

Ответ: 12 см, 18 см.

Признаки параллелограмма

Определение параллелограмма позволяет среди четырехугольников распознавать параллелограммы. Этой же цели служат следующие три теоремы, которые называют признаками параллелограмма.

Теорема 3.1 (обратная теореме 2.1). Если в четырехугольнике каждые две противолежащие стороны равны, то этот четырехугольник — параллелограмм.

Доказательство. На рисунке 29 изображен четырехугольник ABCD, в котором АВ = CD и ВС = AD. Докажем, что четырехугольник ABCD — параллелограмм.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Проведем диагональ АС. Треугольники АВС и CDA равны по третьему признаку равенства треугольников. Отсюда Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма угловУглы 1 и 3 являются накрест лежащими при прямых ВС и AD и секущей АС. Следовательно, Четырехугольник и его элементы сумма угловАналогично из равенства Четырехугольник и его элементы сумма угловследует, что Четырехугольник и его элементы сумма углов

Таким образом, в четырехугольнике ABCD каждые две противолежащие стороны параллельны, поэтому этот четырехугольник — параллелограмм.

Теорема 3.2. Если в четырехугольнике две противолежащие стороны равны и параллельны, то этот четырехугольник — параллелограмм.

Доказательство. На рисунке 30 изображен четырехугольник ABCD, в котором ВС = AD и Четырехугольник и его элементы сумма угловДокажем, что четырехугольник ABCD — параллелограмм.

Проведем диагональ АС. В треугольниках АВС и CDA имеем: ВС = AD по условию, углы 1 и 2 равны как накрест лежащие при параллельных прямых ВС и AD и секущей АС, а сторона АС общая. Следовательно, треугольники АВС и CDA равны по первому признаку равенства треугольников. Отсюда АВ = CD. Значит, в четырехугольнике ABCD каждые две противолежащие стороны равны. Поэтому по теореме 3.1 четырехугольник ABCD — параллелограмм.

Теорема 3.3 (обратная теореме 2.3). Если в четырехугольнике диагонали точкой пересечения делятся пополам, то этот четырехугольник — параллелограмм.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Доказательство. На рисунке 31 изображен четырехугольник ABCD, в котором диагонали АС и BD пересекаются в точке О, причем АО = ОС и ВО = OD. Докажем, что четырехугольник ABCD — параллелограмм.

Поскольку углы ВОС и DOA равны как вертикальные, АО = ОС и ВО = OD, то треугольники ВОС и DOA равны по первому признаку равенства треугольников. Отсюда ВС = AD и Четырехугольник и его элементы сумма угловУглы 1 и 2 являются накрест лежащими при прямых ВС и AD и секущей АС. Следовательно, Четырехугольник и его элементы сумма углов

Таким образом, в четырехугольнике ABCD две противолежащие стороны равны и параллельны. По теореме 3.2 четырехугольник ABCD — параллелограмм.

Вы знаете, что треугольник можно однозначно задать его сторонами, то есть задача построения треугольника по трем сторонам имеет единственное решение. Иначе обстоит дело с параллелограммом. На рисунке 32 изображены параллелограммы Четырехугольник и его элементы сумма углов Четырехугольник и его элементы сумма угловстороны которых равны, то есть Четырехугольник и его элементы сумма углов Четырехугольник и его элементы сумма угловОднако очевидно, что сами параллелограммы не равны.

Сказанное означает, что если четыре рейки скрепить так, чтобы образовался параллелограмм, то полученная конструкция не будет жесткой.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Это свойство параллелограмма широко используют на практике. Благодаря его подвижности лампу можно устанавливать в удобное для работы положение, а раздвижную решетку — отодвигать на нужное расстояние в дверном проеме (рис. 33).

Четырехугольник и его элементы сумма углов

На рисунке 34 изображена схема механизма, являющегося частью паровой машины. При увеличении скорости вращения оси шары отдаляются от нее под действием центробежной силы, тем самым поднимая заслонку, регулирующую количество пара. Механизм назван параллелограммом Уатта в честь изобретателя первой универсальной паровой машины.

Пример №3

Докажите, что если в четырехугольнике каждые два противолежащих угла равны, то этот четырехугольник — параллелограмм.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Решение:

На рисунке 35 изображен четырехугольник ABCD, в котором Четырехугольник и его элементы сумма угловДокажем, что четырехугольник ABCD — параллелограмм.

По теореме о сумме углов четырехугольника (теорема 1.1) Четырехугольник и его элементы сумма угловУчитывая, что Четырехугольник и его элементы сумма угловполучим: Четырехугольник и его элементы сумма углов

Поскольку углы А и В — односторонние углы при прямых AD и ВС и секущей АВ, а их сумма равна 180°, то Четырехугольник и его элементы сумма углов
Аналогично доказываем, что Четырехугольник и его элементы сумма углов

Следовательно, четырехугольник ABCD — параллелограмм.

Необходимо и достаточно

Из курса геометрии 7 класса вы узнали, что большинство теорем состоят из двух частей: условия (то, что дано) и заключения (то, что требуется доказать).

Если утверждение, выражающее условие, обозначить буквой А, а утверждение, выражающее заключение, — буквой В, то формулировку теоремы можно изобразить следующей схемой: если А, то В.
Например, теорему 2.3 можно сформулировать так:

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Тогда теорему 3.3, обратную теореме 2.3, можно сформулировать так:

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Часто в повседневной жизни в своих высказываниях мы пользуемся словами «необходимо», «достаточно». Приведем несколько примеров.

  • Для того чтобы уметь решать задачи, необходимо знать теоремы.
  • Если вы на математической олимпиаде правильно решили все предложенные задачи, то этого достаточно для того, чтобы занять первое место.

Употребление слов «необходимо» и «достаточно» тесно связано с теоремами.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Условие А является достаточным для заключения В. Вместе с тем делимость числа нацело на 5 (утверждение В) необходима для делимости числа нацело на 10 (утверждение А).

Приведем еще один пример:
Четырехугольник и его элементы сумма углов

В этой теореме утверждение А является достаточным условием для утверждения В, то есть для того, чтобы два угла были равны, достаточно, чтобы они были вертикальными. В этой же теореме утверждение В является необходимым условием для утверждения А, то есть для того, чтобы два угла были вертикальными, необходимо, чтобы они были равны. Отметим, что утверждение В не является достаточным условием для утверждения А. Действительно, если два угла равны, то это совсем не означает, что они вертикальные.

Итак, в любой теореме вида если А, то В утверждение А является достаточным для утверждения В, а утверждение В — необходимым для утверждения А.

Если справедлива не только теорема если А, то В, но и обратная теорема если В, то А, то А является необходимым и достаточным условием для В, а В — необходимым и достаточным условием для А.

Например, теоремы 3.3 и 2.3 являются взаимно обратными. На языке «необходимо — достаточно» этот факт можно сформулировать так: для того чтобы четырехугольник был параллелограммом, необходимо и достаточно, чтобы его диагонали точкой пересечения делились пополам.

Подчеркнем, что если в теореме есть слова «необходимо и достаточно», то она объединяет две теоремы: прямую и обратную (прямой теоремой может быть любая из двух теорем, тогда другая будет обратной). Следовательно, доказательство такой теоремы должно состоять из двух частей: доказательств прямой и обратной теорем. Теорему, объединяющую прямую и обратную теоремы, называют критерием.

Иногда вместо «необходимо и достаточно» говорят «тогда и только тогда». Например, взаимно обратные теоремы 2.1 и 3.1 можно объединить в следующий критерий:

  • четырехугольник является параллелограммом тогда и только тогда, когда каждые две его противолежащие стороны равны.

Сформулируйте самостоятельно теорему 2.2 и ключевую задачу п. 3 в виде теоремы-критерия.

Прямоугольник

Параллелограмм — это четырехугольник, однако очевидно, что не каждый четырехугольник является параллелограммом. В этом случае говорят, что параллелограмм — это отдельный вид четырехугольника. Рисунок 42 иллюстрирует этот факт.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Существуют также отдельные виды параллелограммов.

Определение. Прямоугольником называют параллелограмм, у которого все углы прямые.

На рисунке 43 изображен прямоугольник ABCD.
Из определения следует, что прямоугольник имеет все свойства параллелограмма. В прямоугольнике:

  • противолежащие стороны равны;
  • диагонали точкой пересечения делятся пополам.

Однако прямоугольник имеет свои особые свойства, которыми не обладает параллелограмм, отличный от прямоугольника. Так, из определения следует, что все углы прямоугольника равны. Еще одно свойство прямоугольника выражает следующая теорема.

Теорема 4.1. Диагонали прямоугольника равны.

Доказательство. На рисунке 44 изображен прямоугольник ABCD. Докажем, что его диагонали АС и BD равны.
В прямоугольных треугольниках ABD и DCA катеты АВ и DC равны, а катет AD общий. Поэтому треугольники ABD и DCA равны по двум катетам. Отсюда BD = АС.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Определение прямоугольника позволяет среди параллелограммов распознавать прямоугольники. Этой же цели служат следующие две теоремы, которые называют признаками прямоугольника.

Теорема 4.2. Если один из углов параллелограмма прямой, то этот параллелограмм — прямоугольник.

Докажите эту теорему самостоятельно.

Теорема 4.3. Если диагонали параллелограмма равны, то этот параллелограмм — прямоугольник.

Доказательство. На рисунке 45 изображен параллелограмм ABCD, диагонали АС и BD которого равны. Докажем, что параллелограмм ABCD — прямоугольник.

Рассмотрим треугольники ABD и DCА. У них АВ = CD, BD =АС, AD — общая сторона. Следовательно, эти треугольники равны по третьему признаку равенства треугольников. Отсюда Четырехугольник и его элементы сумма угловЭти углы являются односторонними при параллельных прямых АВ и DC и секущей AD. Таким образом, Четырехугольник и его элементы сумма угловТогда Четырехугольник и его элементы сумма угловПоэтому по теореме 4.2 параллелограмм ABCD — прямоугольник.

Ромб

Вы уже знаете, что прямоугольник — это отдельный вид параллелограмма. Познакомимся еще с одним видом параллелограмма — ромбом.

Определение. Ромбом называют параллелограмм, у которого все стороны равны.

На рисунке 47 изображен ромб ABCD.
Из определения следует, что ромб имеет все свойства параллелограмма. В ромбе:

  • противолежащие углы равны;
  • диагонали точкой пересечения делятся пополам.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Однако ромб имеет и свои особые свойства.

Теорема 5.1. Диагонали ромба перпендикулярны и являются биссектрисами его углов.

Доказательство. На рисунке 48 изображен ромб ABCD, диагонали которого пересекаются в точке О. Докажем, что Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма углов

Поскольку по определению ромба все его стороны равны, то треугольник АВС равнобедренный (АВ = ВС). По свойству диагоналей параллелограмма АО = ОС. Тогда отрезок ВО является медианой треугольника АВС, а значит, и высотой и биссектрисой этого треугольника. Следовательно, Четырехугольник и его элементы сумма углов

Распознавать ромбы среди параллелограммов позволяют не только определение ромба, но и следующие две теоремы, которые называют признаками ромба.

Теорема 5.2. Если диагонали параллелограмма перпендикулярны, то этот параллелограмм — ромб.

Теорема 5.3. Если диагональ параллелограмма является биссектрисой его угла, то этот параллелограмм — ромб.

Докажите эти теоремы самостоятельно.

Квадрат

Определение. Квадратом называют прямоугольник, у которого все стороны равны.

На рисунке 50 изображен квадрат ABCD.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Из приведенного определения следует, что квадрат — это ромб, у которого все углы равны. Значит, квадрат является отдельным видом и прямоугольника, и ромба. Это иллюстрирует рисунок 51. Поэтому квадрат обладает всеми свойствами прямоугольника и ромба. Отсюда следует, что:

  • все углы квадрата прямые;
  • диагонали квадрата равны, перпендикулярны и являются биссектрисами его углов.

Средняя линия треугольника

Определение. Средней линией треугольника называют отрезок, соединяющий середины двух его сторон.

На рисунке 56 отрезки MN, NE, ЕМ — средние линии треугольника АВС.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Теорема 7.1. Средняя линия треугольника, соединяющая середины двух его сторон, параллельна третьей стороне и равна ее половине.

Доказательство. Пусть MN — средняя линия треугольника АВС (рис. 57). Докажем, что Четырехугольник и его элементы сумма углов

На прямой MN отметим точку Е так, что MN = NE (рис. 57). Соединим отрезком точки Е и С. Поскольку точка N является серединой отрезка ВС, то BN = NC. Углы 1 и 2 равны как вертикальные. Следовательно, треугольники MBN и ECN равны по первому признаку равенства треугольников. Отсюда Четырехугольник и его элементы сумма угловУчитывая, что AM = ВМ, получим: ЕС = AM. Углы 3 и 4 являются накрест лежащими при прямых АВ и ЕС и секущей ВС. Тогда Четырехугольник и его элементы сумма углов

Таким образом, в четырехугольнике АМЕС стороны AM и ЕС параллельны и равны. Следовательно, по теореме 3.2 четырехугольник АМЕС является параллелограммом. Отсюда Четырехугольник и его элементы сумма угловто есть Четырехугольник и его элементы сумма углов

Также ME = АС. Поскольку Четырехугольник и его элементы сумма углов

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Пример №4

Докажите, что середины сторон четырехугольника являются вершинами параллелограмма.

Решение:

В четырехугольнике ABCD точки М, N, К и Р — середины сторон АВ, ВС, CD и AD соответственно (рис. 58).
Отрезок MN — средняя линия треугольника АВС. По свойству средней линии треугольника Четырехугольник и его элементы сумма углов
Отрезок РК — средняя линия треугольника ADC. По свойству средней линии треугольника Четырехугольник и его элементы сумма углов

Поскольку Четырехугольник и его элементы сумма угловто Четырехугольник и его элементы сумма углов
Из равенств Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма угловполучаем: Четырехугольник и его элементы сумма углов
Следовательно, в четырехугольнике MNKP стороны MN и РК равны и параллельны, поэтому четырехугольник MNKP — параллелограмм.

Трапеция

Определение. Трапецией называют четырехугольник, у которого две стороны параллельны, а две другие не параллельны.

Каждый из четырехугольников, изображенных на рисунке 62, является трапецией.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Параллельные стороны трапеции называют основаниями, а непараллельные — боковыми сторонами (рис. 63).

Четырехугольник и его элементы сумма углов

В трапеции ABCD Четырехугольник и его элементы сумма угловуглы Аи D называют углами при основании AD, а углы В и С — углами при основании ВС.

Определение. Высотой трапеции называют перпендикуляр, опущенный из любой точки прямой, содержащей одно из оснований, на прямую, содержащую другое основание.

На рисунке 64 каждый из отрезков ВМ, EF, DK, PQ является высотой трапеции ABCD. Длины этих отрезков равны расстоянию между параллельными прямыми ВС и AD. Поэтому ВМ = EF = DK = PQ.

На рисунке 65 изображена трапеция ABCD, у которой боковые стороны АВ и CD равны. Такую трапецию называют равнобокой или равнобедренной.

Если боковая сторона трапеции является ее высотой, то такую трапецию называют прямоугольной (рис. 66).

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Трапеция — это отдельный вид четырехугольника. Связь между четырехугольниками и их отдельными видами показана на рисунке 67.

Определение. Средней линией трапеции называют отрезок, соединяющий середины ее боковых сторон.

На рисунке 68 отрезок MN — средняя линия трапеции ABCD.

Теорема 8.1. Средняя линия трапеции параллельна основаниям и равна половине их суммы.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Доказательство. Пусть MN — средняя линия трапеции ABCD (рис. 69). Докажем, что Четырехугольник и его элементы сумма углов

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Проведем прямую BN и точку ее пересечения с прямой AD обозначим буквой Е.

Поскольку точка N — середина отрезка CD, то CN = ND. Углы 1 и 2 равны как вертикальные, а углы 3 и 4 равны как накрест лежащие при параллельных прямых ВС и АЕ и секущей CD. Следовательно, треугольники BCN и EDN равны по второму признаку равенства треугольников. Отсюда ВС = DE и BN = NE. Тогда отрезок MN — средняя линия треугольника АВЕ. Из этого следует, что Четырехугольник и его элементы сумма угловто есть Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма угловИмеем: Четырехугольник и его элементы сумма углов

Пример №5 (свойства равнобокой трапеции)

Докажите, что в равнобокой трапеции:

  1. углы при каждом основании равны;
  2. диагонали равны;
  3. высота трапеции, проведенная из вершины тупого угла, делит основание трапеции на два отрезка, меньший из которых равен половине разности оснований, а больший — половине суммы оснований (средней линии трапеции).

Решение:

Рассмотрим равнобокую трапецию ABCD (АВ = CD).
1) Проведем высоты ВМ и СК (рис. 70). Поскольку АВ = CD и ВМ = СК, то прямоугольные треугольники АМВ и DKC равны по катету и гипотенузе. Тогда Четырехугольник и его элементы сумма углов

Имеем: Четырехугольник и его элементы сумма угловСледовательно, Четырехугольник и его элементы сумма углов

Четырехугольник и его элементы сумма углов

2) Рассмотрим треугольники ACD и DBA (рис. 71).

Имеем: АВ = CD, AD — общая сторона, углы BAD и CDA равны как углы при основании равнобокой трапеции. Следовательно, треугольники ACD и DBA равны по двум сторонам и углу между ними. Тогда АС = BD.
3) В четырехугольнике ВМКС (рис. 70) Четырехугольник и его элементы сумма угловугол ВМК прямой. Следовательно, этот четырехугольник является прямоугольником. Отсюда МК = ВС.
Из равенства треугольников АМВ и DKC следует, что Четырехугольник и его элементы сумма угловТогда Четырехугольник и его элементы сумма угловЧетырехугольник и его элементы сумма углов

Центральные и вписанные углы

Определение. Центральным углом окружности называют угол с вершиной в центре окружности.

На рисунке 76 угол АОВ — центральный. Стороны этого угла пересекают окружность в точках А и В. Эти точки делят окружность на две дуги, выделенные на рисунке 76 разным цветом.

Точки А и В называют концами дуги, они принадлежат каждой из выделенных дуг. Каждую из этих дуг можно обозначить так: Четырехугольник и его элементы сумма углов(читают: «дуга АВ»).

Однако по записи Четырехугольник и его элементы сумма угловневозможно отличить дуги на рисунке 76. Если на какой-нибудь из двух дуг отметить точку (на рисунке 77 это точка М), то понятно, что обозначение Четырехугольник и его элементы сумма угловотносится к «синей» дуге. Если на одной из двух дуг АВ отмечена точка, то договоримся, что обозначение Четырехугольник и его элементы сумма угловотносится к дуге, которой эта точка не принадлежит (на рисунке 77 это «зеленая» дуга).

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Дуга АВ принадлежит центральному углу АОВ (рис. 77). В этом случае говорят, что центральный угол АОВ опирается на дугу АВ.

Каждая дуга окружности, как и вся окружность, имеет градусную меру. Градусную меру всей окружности считают равной 360°. Если центральный угол MON опирается на дугу MN (рис. 78), то градусную меру дуги MN считают равной градусной мере угла MON и записывают: Четырехугольник и его элементы сумма углов(читают: «градусная мера дуги MN равна градусной мере угла MON). Градусную меру дуги MEN (рис. 78) считают равной 360° — Четырехугольник и его элементы сумма углов

Четырехугольник и его элементы сумма углов

На рисунке 79 изображена окружность, в которой проведены два перпендикулярных диаметра АВ и CD.

Тогда Четырехугольник и его элементы сумма углов Четырехугольник и его элементы сумма угловКаждую из дуг АСВ и ADB называют полуокружностью. На рисунке 79 полуокружностями являются также дуги CAD и CBD.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

О хорде, соединяющей концы дуги, говорят, что хорда стягивает дугу. На рисунке 80 хорда АВ стягивает каждую из дуг АВ и АКВ.

Любая хорда стягивает две дуги, сумма градусных мер которых равна 360°.

Определение. Вписанным углом окружности называют угол, вершина которого принадлежит окружности, а стороны пересекают окружность.

На рисунке 81 угол АВС — вписанный. Дуга АС принадлежит этому углу, а дуга АВС — не принадлежит. В таком случае говорят, что вписанный угол АВС опирается на дугу АС. Также можно сказать, что вписанный угол АВС опирается на хорду АС.

Теорема 9.1. Градусная мера вписанного угла равна половине градусной меры дуги, на которую он опирается.

Доказательство. О На рисунке 81 угол АВС вписанный.

Докажем, что Четырехугольник и его элементы сумма углов
Рассмотрим три случая расположения центра О окружности относительно вписанного угла АВС.

Случай 1. Центр О принадлежит одной из сторон угла, например стороне ВС (рис. 82).
Проведем радиус ОА. Центральный угол АОС — внешний угол равнобедренного треугольника АВО (стороны ОА и ОВ равны как радиусы). Тогда Четырехугольник и его элементы сумма угловОднако Четырехугольник и его элементы сумма угловОтсюда Четырехугольник и его элементы сумма углов

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Случай 2. Центр О принадлежит углу, однако не принадлежит ни одной из его сторон (рис. 83).
Проведем диаметр ВК. Согласно доказанному Четырехугольник и его элементы сумма угловЧетырехугольник и его элементы сумма углов
Имеем:
Четырехугольник и его элементы сумма углов

Случай 3. Центр О не принадлежит углу (рис. 84).
Для третьего случая проведите доказательство самостоятельно.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Следствие 1. Вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу, равны (рис. 85).

Следствие 2. Вписанный угол, опирающийся на диаметр (полуокружность), — прямой (рис. 86).

Докажите эти свойства самостоятельно.

Пример №6 (свойство угла между касательной и хордой).

Отрезок АВ — хорда окружности с центром О (рис. 87). Через точку А проведена касательная MN. Докажите, что Четырехугольник и его элементы сумма углов

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Решение:

Проведем диаметр AD (рис. 87). Тогда угол В равен 90° как вписанный, опирающийся на диаметр AD. В прямоугольном треугольнике ABD Четырехугольник и его элементы сумма угловПоскольку MN — касательная, то Четырехугольник и его элементы сумма угловТогда Четырехугольник и его элементы сумма угловПолучаем, что Четырехугольник и его элементы сумма углов
Следовательно, Четырехугольник и его элементы сумма углов
Имеем:
Четырехугольник и его элементы сумма углов

Пример №7

Постройте касательную к данной окружности, проходящую через данную точку, лежащую вне окружности.

Решение:

На рисунке 88 изображены окружность с центром О и точка М, лежащая вне этой окружности.

Пусть X — такая точка окружности, что прямая MX является касательной (рис. 88). Тогда угол МХО прямой. Следовательно, его можно рассматривать как вписанный в окружность с диаметром МО.

Проведенный анализ показывает, как провести построение.

Построим отрезок МО и разделим его пополам (рис. 89). Пусть точка К — его середина. Построим окружность радиуса КО с центром К. Обозначим точки пересечения построенной и данной окружностей буквами Е и F. Тогда каждая из прямых ME и MF является искомой касательной.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Действительно, угол МЕО равен 90° как вписанный угол, опирающийся на диаметр МО. Отрезок ОЕ — радиус данной окружности. Тогда по признаку касательной прямая ME — искомая касательная.

Описанная и вписанная окружности четырехугольника

Определение. Окружность называют описанной около четырехугольника, если она проходит через все его вершины.

На рисунке 103 изображена окружность, описанная около четырехугольника ABCD. В этом случае также говорят, что четырехугольник вписан в окружность.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Теорема 10.1. Если четырехугольник является вписанным в окружность, то сумма его противолежащих углов равна 180°.

Доказательство. Пусть четырехугольник ABCD вписан в окружность (рис. 103). Докажем, что Четырехугольник и его элементы сумма углов
Поскольку углы А и С являются вписанными, то Четырехугольник и его элементы сумма углов
Имеем: Четырехугольник и его элементы сумма углов
Аналогично можно показать, что Четырехугольник и его элементы сумма углов

Вы знаете, что около любого треугольника можно описать окружность. Однако не всякий четырехугольник обладает таким свойством. Например, нельзя описать окружность около параллелограмма, отличного от прямоугольника. Распознавать четырехугольники, около которых можно описать окружность, позволяет следующая теорема.

Теорема 10.2 (обратная теореме 10.1). Если в четырехугольнике сумма противолежащих углов равна 180°, то около него можно описать окружность.

Доказательство. Рассмотрим четырехугольник ABCD, в котором Четырехугольник и его элементы сумма угловДокажем, что около него можно описать окружность.

Предположим, что около этого четырехугольника нельзя описать окружность. Опишем окружность около треугольника ABD. По предположению точка С не принадлежит этой окружности. Поэтому возможны два случая.

Случай 1. Точка С лежит вне описанной окружности треугольника ABD (рис. 104).

Пусть сторона ВС пересекает окружность в точке Четырехугольник и его элементы сумма угловЧетырехугольник Четырехугольник и его элементы сумма угловвписан в окружность. Тогда по теореме 10.1 получаем, что Четырехугольник и его элементы сумма угловНо по условию Четырехугольник и его элементы сумма угловОтсюда Четырехугольник и его элементы сумма угловОднако это равенство выполняться не может, так как по свойству внешнего угла треугольникаЧетырехугольник и его элементы сумма углов

Итак, точка С не может лежать вне окружности, описанной около треугольника ABD.
Четырехугольник и его элементы сумма углов

Случай 2. Точка С лежит внутри описанной окружности треугольника ABD (рис. 105). Рассуждая аналогично, можно показать, что точка С не может лежать внутри рассматриваемой окружности. Убедитесь в этом самостоятельно.

Таким образом, предположив, что точка С не принадлежит окружности, описанной около треугольника ABD, мы получили противоречие.

Теорему 10.2 можно рассматривать как признак принадлежности четырех точек одной окружности.

Если четырехугольник вписан в окружность, то существует точка, равноудаленная от всех его вершин (центр описанной окружности). Чтобы найти эту точку, достаточно найти точку пересечения серединных перпендикуляров двух соседних сторон четырехугольника.

Определение. Окружность называют вписанной в четырехугольник, если она касается всех его сторон.

На рисунке 106 изображена окружность, вписанная в четырехугольник ABCD. В этом случае также говорят, что четырехугольник описан около окружности.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Теорема 10.3. Если четырехугольник является описанным около окружности, то суммы его противолежащих сторон равны.

Доказательство. Пусть четырехугольник ABCD описан около окружности (рис. 107). Докажем, что АВ + CD = ВС + AD.

Точки М, N, Р, К — точки касания окружности со сторонами четырехугольника.

Поскольку отрезки касательных, проведенных к окружности через одну точку, равны, то АК =АМ, ВМ = BN, CN = СР, DP = DK. Пусть АК = а, ВМ = b, CN = с, DP = d.

Тогда АВ + CD = a + b + c + d,
ВС + AD = b + c + a + d.

Следовательно, АВ + CD = ВС + AD.

Вы знаете, что в любой треугольник можно вписать окружность. Однако не всякий четырехугольник обладает таким свойством. Например, нельзя вписать окружность в прямоугольник, отличный от квадрата. Распознавать четырехугольники, в которые можно вписать окружность, позволяет следующая теорема.

Теорема 10.4. Если в выпуклом четырехугольнике суммы противолежащих сторон равны, то в него можно вписать окружность.

Доказательство. Рассмотрим выпуклый четырехугольник ABCD, в котором АВ + CD = ВС + AD. Докажем, что в него можно вписать окружность.

Пусть биссектрисы углов А и В пересекаются в точке О (рис. 108). Тогда точка О равноудалена от сторон АВ, ВС и AD. Следовательно, существует окружность с центром в точке О, которая касается этих трех сторон.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Предположим, что эта окружность не касается стороны CD. Тогда возможны два случая.

Случай 1. Сторона CD не имеет общих точек с построенной окружностью.
Проведем касательную Четырехугольник и его элементы сумма угловпараллельно стороне CD (рис. 108). Четырехугольник Четырехугольник и его элементы сумма угловописан около окружности. Тогда по теореме 10.3 получаем, чтоЧетырехугольник и его элементы сумма углов

Однако по условию
Четырехугольник и его элементы сумма углов

Вычтем из равенства (2) равенство (1):
Четырехугольник и его элементы сумма углов

Отсюда имеем: Четырехугольник и его элементы сумма углов

Это равенство противоречит утверждению, доказанному в ключевой задаче п. 1.

Итак, сторона CD должна иметь общие точки с рассматриваемой окружностью.

Случай 2. Сторона CD имеет две общие точки с построенной окружностью.

Рассуждая аналогично, можно показать, что сторона CD не может иметь две общие точки с построенной окружностью. Убедитесь в этом самостоятельно.

Таким образом, предположив, что построенная окружность не касается стороны CD, мы получили противоречие.

Если четырехугольник описан около окружности, то существует точка, равноудаленная от всех его сторон (центр вписанной окружности). Чтобы найти эту точку, достаточно найти точку пересечения биссектрис двух соседних углов этого четырехугольника.

Пример №8 (признак принадлежности четырех точек одной окружности).

Точки А, М, N, В таковы, что Четырехугольник и его элементы сумма угловпричем точки M и N лежат в одной полуплоскости относительно прямой АВ. Докажите, что точки А, М, N, В лежат на одной окружности.

Решение:

Пусть Четырехугольник и его элементы сумма угловОколо треугольника АМВ опишем окружность (рис. 109). Пусть С — произвольная точка окружности, не принадлежащая дуге АМВ. Тогда четырехугольник АСВМ вписан в окружность. Отсюда Четырехугольник и его элементы сумма угловИмеем: Четырехугольник и его элементы сумма угловСледовательно, по теореме 10.2 около четырехугольника ACBN можно описать окружность. Поскольку около треугольника АВС можно описать только одну окружность, то этой окружности принадлежат как точка М, так и точка N.

Сумма углов четырехугольника

  • Сумма углов четырехугольника равна 360°.

Параллелограмм

  • Параллелограммом называют четырехугольник, у которого каждые две противолежащие стороны параллельны.

Свойства параллелограмма

  • Противолежащие стороны параллелограмма равны.
  • Противолежащие углы параллелограмма равны.
  • Диагонали параллелограмма точкой пересечения делятся пополам.

Высота параллелограмма

  • Высотой параллелограмма называют перпендикуляр, опущенный из любой точки прямой, содержащей сторону параллелограмма, на прямую, содержащую противолежащую сторону.

Признаки параллелограмма

  • Если в четырехугольнике каждые две противолежащие стороны равны, то этот четырехугольник — параллелограмм.
  • Если в четырехугольнике две противолежащие стороны равны и параллельны, то этот четырехугольник — параллелограмм.
  • Если в четырехугольнике диагонали точкой пересечения делятся пополам, то этот четырехугольник — параллелограмм.

Прямоугольник

  • Прямоугольником называют параллелограмм, у которого все углы прямые.

Особое свойство прямоугольника

  • Диагонали прямоугольника равны.

Признаки прямоугольника

  • Если один из углов параллелограмма прямой, то этот параллелограмм — прямоугольник.
  • Если диагонали параллелограмма равны, то этот параллелограмм — прямоугольник.

Ромб

  • Ромбом называют параллелограмм, у которого все стороны равны.

Особое свойство ромба

  • Диагонали ромба перпендикулярны и являются биссектрисами его углов.

Признаки ромба

  • Если диагонали параллелограмма перпендикулярны, то этот параллелограмм — ромб.
  • Если диагональ параллелограмма является биссектрисой его угла, то этот параллелограмм — ромб.

Квадрат

  • Квадратом называют прямоугольник, у которого все стороны равны.

Средняя линия треугольника

  • Средней линией треугольника называют отрезок, соединяющий середины двух его сторон.

Свойство средней линии треугольника

  • Средняя линия треугольника, соединяющая середины двух его сторон, параллельна третьей стороне и равна ее половине.

Трапеция

  • Трапецией называют четырехугольник, у которого две стороны параллельны, а две другие не параллельны.

Высота трапеции

  • Высотой трапеции называют перпендикуляр, опущенный из любой точки прямой, содержащей одно из оснований, на прямую, содержащую другое основание.

Средняя линия трапеции

  • Средней линией трапеции называют отрезок, соединяющий середины ее боковых сторон.

Свойство средней линии трапеции

  • Средняя линия трапеции параллельна основаниям и равна половине их суммы.

Центральный угол окружности

  • Центральным углом окружности называют угол с вершиной в центре окружности.

Вписанный угол окружности

  • Вписанным углом окружности называют угол, вершина которого принадлежит окружности, а стороны пересекают окружность.

Градусная мера вписанного угла окружности

  • Градусная мера вписанного угла равна половине градусной меры дуги, на которую он опирается.

Свойства вписанных углов

  • Вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу, равны.
  • Вписанный угол, опирающийся на диаметр (полуокружность), — прямой.

Окружность, описанная около четырехугольника

  • Окружность называют описанной около четырехугольника, если она проходит через все его вершины.

Свойство четырехугольника, вписанного в окружность

  • Если четырехугольник является вписанным в окружность, то сумма его противолежащих углов равна 180°.

Признак четырехугольника, около которого можно описать окружность

  • Если в четырехугольнике сумма противолежащих углов равна 180°, то около него можно описать окружность.

Окружность, вписанная в четырехугольник

  • Окружность называют вписанной в четырехугольник, если она касается всех его сторон.

Свойство окружности, описанной около четырехугольника

  • Если четырехугольник является описанным около окружности, то суммы его противолежащих сторон равны.

Признак четырехугольника, в который можно вписать окружность

  • Если в выпуклом четырехугольнике суммы противолежащих сторон равны, то в него можно вписать окружность.

Вписанные и описанные четырехугольники

Четырехугольник называют вписанным в окружность, если все его вершины лежат на окружности. Окружность при этом называют описанной около четырехугольника (рис. 92).

Теорема 1 (свойство углов вписанного четырехугольника). Сумма противолежащих углов вписанного четырехугольника равна 180°.

Доказательство:

Пусть в окружность с центром Четырехугольник и его элементы сумма угловвписан четырехугольник Четырехугольник и его элементы сумма углов(рис. 92). Тогда Четырехугольник и его элементы сумма углов Четырехугольник и его элементы сумма углов(по теореме о вписанном угле).

Поэтому Четырехугольник и его элементы сумма угловТогда

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Следствие 1. Если около трапеции можно описать окружность, то трапеция равнобокая.

Доказательство:

Пусть трапеция Четырехугольник и его элементы сумма угловвписана в окружность, Четырехугольник и его элементы сумма углов(рис. 93). Тогда Четырехугольник и его элементы сумма угловНо в трапеции Четырехугольник и его элементы сумма угловПоэтому Четырехугольник и его элементы сумма угловСледовательно, Четырехугольник и его элементы сумма углов— равнобокая трапеция (по признаку равнобокой трапеции).

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Как известно из курса геометрии 7 класса, около любого треугольника можно описать окружность. Для четырехугольников это не так.

Теорема 2 (признак вписанного четырехугольника). Если в четырехугольнике сумма двух противолежащих углов равна 180°, то около него можно описать окружность.

Доказательство:

Пусть в четырехугольнике Четырехугольник и его элементы сумма угловЧетырехугольник и его элементы сумма угловПроведем через точки Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма угловокружность. Докажем (методом от противного), что вершина Четырехугольник и его элементы сумма угловчетырехугольника также будет лежать на этой окружности.

1) Допустим, что вершина Четырехугольник и его элементы сумма угловлежит внутри круга (рис. 94). Продолжим Четырехугольник и его элементы сумма угловдо пересечения с окружностью в точке Четырехугольник и его элементы сумма угловТогда Четырехугольник и его элементы сумма углов(по условию) и Четырехугольник и его элементы сумма углов(по свойству углов вписанного четырехугольника). Тогда Четырехугольник и его элементы сумма угловНо Четырехугольник и его элементы сумма углов— внешний, a Четырехугольник и его элементы сумма углов— не смежный с ним внутренний угол треугольника Четырехугольник и его элементы сумма угловПоэтому Четырехугольник и его элементы сумма угловдолжен быть больше, чем Четырехугольник и его элементы сумма углов

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Пришли к противоречию, значит, наше предположение ошибочно, и точка Четырехугольник и его элементы сумма угловне может лежать внутри круга.

2) Аналогично можно доказать, что вершина Четырехугольник и его элементы сумма угловне может лежать вне круга.

3) Следовательно, точка Четырехугольник и его элементы сумма угловлежит на окружности, ограничивающей круг (рис. 92), а значит около четырехугольника Четырехугольник и его элементы сумма угловможно описать окружность.

Следствие 1. Около любого прямоугольника можно описать окружность.

Следствие 2. Около равнобокой трапеции можно описать окружность.

Заметим, что, как и в треугольнике, центром описанной около четырехугольника окружности является точка пересечения серединных перпендикуляров к его сторонам, поскольку она равноудалена от всех его вершин. Например, в прямоугольнике такой точкой является точка пересечения диагоналей.

Четырехугольник называют описанным около окружности, если все его стороны касаются окружности. Окружность при этом называют вписанной в четырехугольник (рис. 95).

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Теорема 3 (свойство сторон описанного четырехугольника). В описанном четырехугольнике суммы противолежащих сторон равны.

Доказательство:

Пусть четырехугольник Четырехугольник и его элементы сумма углов— описанный, Четырехугольник и его элементы сумма углов— точки касания (рис. 96). По свойству отрезков касательных, проведенных из одной точки к окружности, Четырехугольник и его элементы сумма углов

Ha рисунке 96 равные отрезки обозначены одинаковым цветом.

Тогда Четырехугольник и его элементы сумма углов

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Следовательно, Четырехугольник и его элементы сумма углов

Как известно из курса геометрии 7 класса, в любой треугольник можно вписать окружность. Для четырехугольников это не так.

Теорема 4 (признак описанного четырехугольника). Если в четырехугольнике суммы противолежащих сторон равны, то в этот четырехугольник можно вписать окружность.

Доказательство этой теоремы является достаточно громоздким, поэтому его не приводим.

Следствие. В любой ромб можно вписать окружность.

Как и в треугольнике, центром окружности, вписанной в четырехугольник, является точка пересечения биссектрис его углов. Так как диагонали ромба являются биссектрисами его углов, то центр вписанной в ромб окружности — точка пересечения диагоналей.

Теорема Фалеса

Теорема Фалеса. Если параллельные прямые, пересекающие стороны угла, отсекают на одной его стороне равные отрезки, то они отсекают равные отрезки и на другой его стороне.

Доказательство:

Пусть параллельные прямые Четырехугольник и его элементы сумма углов Четырехугольник и его элементы сумма угловпересекают стороны угла с вершиной Четырехугольник и его элементы сумма углов(рис. 101), при этом Четырехугольник и его элементы сумма угловДокажем, что Четырехугольник и его элементы сумма углов

1) Проведем через точки Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма угловпрямые Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма угловпараллельные прямой Четырехугольник и его элементы сумма углов(по условию), Четырехугольник и его элементы сумма углов(как соответственные углы при параллельных прямых Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма углов(как соответственные углы при параллельных прямых Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма угловПоэтому

Четырехугольник и его элементы сумма углов(по стороне и двум прилежащим к ней углам), а значит, Четырехугольник и его элементы сумма углов(как соответственные стороны равных треугольников).

Четырехугольник и его элементы сумма углов

2) Четырехугольник Четырехугольник и его элементы сумма углов— параллелограмм (по построению). Поэтому Четырехугольник и его элементы сумма угловАналогично Четырехугольник и его элементы сумма углов-параллелограмм, поэтому Четырехугольник и его элементы сумма углов

Таким образом, Четырехугольник и его элементы сумма угловследовательно Четырехугольник и его элементы сумма угловчто и требовалось доказать.

Следствие. Параллельные прямые, пересекающие две данные прямые и отсекающие на одной из них равные отрезки, отсекают равные отрезки и на другой прямой.

С помощью линейки без делений по теореме Фалеса возможно разделить отрезок на любое количество равных частей.

Пример №9

Разделите отрезок Четырехугольник и его элементы сумма угловна б равных частей.

Решение:

1) Пусть Четырехугольник и его элементы сумма углов— данный отрезок (рис. 102). Проведем произвольный луч Четырехугольник и его элементы сумма углови отложим на нем циркулем последовательно 6 отрезков: Четырехугольник и его элементы сумма углов

2) Через точки Четырехугольник и его элементы сумма углови Четырехугольник и его элементы сумма угловпроведем прямую.

3) Через точки Четырехугольник и его элементы сумма углов— с помощью угольника и линейки проведем прямые, параллельные прямой Четырехугольник и его элементы сумма угловТогда по теореме Фалеса эти прямые разделят отрезок АВ на 6 равных частей: Четырехугольник и его элементы сумма углов

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Фалес Милетский — древнегреческий математик и астроном. По давней традиции его считают одним из так называемых семи мудрецов света, ведь он был одним из самых выдающихся математиков своего времени.

В молодые годы любознательный юноша отправился путешествовать по Египту с целью познакомиться с египетской культурой и Фалес не только быстро изучил то, что в то время уже было известно египетским ученым, но и сделал ряд собственных научных открытий. Он самостоятельно определил высоту египетских пирамид по длине их тени, чем очень удивил египетского фараона Амазиса, а вернувшись на родину, создал в Милети философскую школу.

По мнению историков Фалес был первым, кто познакомил греков с геометрией и стал первым греческим астрономом. Он предсказал солнечное затмение, произошедшее 28 мая 585 года до н. э.

На гробнице Фалеса высечена надпись: «Насколько мала эта гробница, настолько велика слава этого царя астрономов в области звезд».

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Рекомендую подробно изучить предметы:
  • Геометрия
  • Аналитическая геометрия
  • Начертательная геометрия
Ещё лекции с примерами решения и объяснением:
  • Четырехугольники и окружность
  • Параллелограмм, его свойства и признаки
  • Площадь параллелограмма
  • Прямоугольник и его свойства
  • Сумма углов треугольника
  • Внешний угол треугольника
  • Свойство точек биссектрисы угла
  • Свойство катета прямоугольного треугольника, лежащего против угла в 30°

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Видео:Геометрия 8 класс. Урок 1. Четырехугольник и его элементыСкачать

Геометрия 8 класс. Урок 1. Четырехугольник и его элементы

Четырехугольник и его элементы сумма углов

Математику уж затем учить надо, что она ум в порядок приводит

1) Два отрезка называют соседними , если они имеют общую точку ,являющуюся концом каждого из них.

2) Фигуру , ограниченную частью плоскости , являющуюся такими , что никакие два соседних отрезка не лежат на одной прямой и никакие два не соседних отрезка не имеют общих точек , вместе с этими отрезками, называют четырёхугольником .

3) Стороны четырёхугольника , являющиеся соседними отрезками , называют соседними сторонами четырёхугольника .

4) Вершины четырёхугольника , являющиеся концами одной стороны называют соседними вершинами четырехугольника .

5) Стороны четырёхугольника, не являющиеся соседними, называют противолежащими (противоположными) сторонами четырёхугольника .

6) Несоседние вершины четырёхугольника называют противолежащими (противоположными) вершинами четырёхугольника .

7) Сумму длин сторон четырёх угольника называют периметром четырехугольника .

8) Отрезок , соединяющий противолежащие вершины четырехугольника, называют диагональю четырехугольника .

9) Четырёхугольник , все углы которого меньше развёрнутого угла называют выпуклым четырёхугольником .

10) Сумма углов четырёхугольника равна 360°.

11) В четырёхугольнике только один из углов может быть больше развернутого.

Четырехугольник и его элементы сумма углов

1) Два отрезка называют соседними , если они имеют ______________________ ,являющуюся ___________________________ каждого из них.

2) Фигуру , ограниченную частью плоскости , являющуюся такими , что никакие два ________________ отрезка не лежат __________________________ и никакие ___________________ отрезка не имеют _____________________ , вместе с этими отрезками, называют четырёхугольником .

3) Стороны четырёхугольника , являющиеся соседними отрезками , называют _____________________ сторонами четырёхугольника .

4) Вершины четырёхугольника , являющиеся ________________________________ называют соседними вершинами четырехугольника .

5) Стороны четырёхугольника, не являющиеся соседними, называют ____________________________ сторонами четырёхугольника .

6) Несоседние вершины четырёхугольника называют _______________________________ вершинами четырёхугольника .

7) Сумму _______________________ четырёх угольника называют периметром четырехугольника .

8) Отрезок , соединяющий противолежащие вершины четырехугольника называют____________________ четырехугольника .

9) Четырёхугольник , все углы которого меньше развёрнутого угла называют ___________________ четырёхугольником .

10) Сумма углов четырёхугольника равна _______

11) В четырёхугольнике _____________________________ может быть больше развернутого.

🌟 Видео

Сумма внутренних углов многоугольника. Выпуклые и невыпуклые многоугольники. 8 класс.Скачать

Сумма внутренних углов многоугольника. Выпуклые и невыпуклые многоугольники. 8 класс.

Сумма углов четырехугольника | Математика 8 класс | Четырехугольник | Геометрия 8 классСкачать

Сумма углов четырехугольника | Математика 8 класс | Четырехугольник | Геометрия 8 класс

8 класс, 3 урок, ЧетырехугольникСкачать

8 класс, 3 урок, Четырехугольник

Многоугольники. Математика 8 класс | TutorOnlineСкачать

Многоугольники. Математика 8 класс | TutorOnline

Геометрия 8 класс (Урок№1 - Многоугольники. Четырёхугольник.)Скачать

Геометрия 8 класс (Урок№1 - Многоугольники. Четырёхугольник.)

Четырёхугольник и его элементы Геометрия 8клСкачать

Четырёхугольник и его элементы Геометрия 8кл

Многоугольники. 8 класс.Скачать

Многоугольники. 8 класс.

ГЕОМЕТРИЯ 8 класс МНОГОУГОЛЬНИК и его элементы, периметр, сумма углов. УРОК 1Скачать

ГЕОМЕТРИЯ 8 класс МНОГОУГОЛЬНИК и его элементы, периметр, сумма углов. УРОК 1

Как решить любую задачу с четырёхугольниками? | Математика TutorOnlineСкачать

Как решить любую задачу с четырёхугольниками? | Математика TutorOnline

Что такое угол? Виды углов: прямой, острый, тупой, развернутый уголСкачать

Что такое угол? Виды углов: прямой, острый, тупой,  развернутый угол

Четырехугольники. Вебинар | МатематикаСкачать

Четырехугольники. Вебинар | Математика

Уроки геометрии. Чему равна сумма углов четырехугольника?Скачать

Уроки геометрии. Чему равна сумма углов четырехугольника?

МЕРЗЛЯК-8. ГЕОМЕТРИЯ. ЧЕТЫРЕХУГОЛЬНИК. ПАРАГРАФ-1. ТЕОРИЯСкачать

МЕРЗЛЯК-8. ГЕОМЕТРИЯ. ЧЕТЫРЕХУГОЛЬНИК. ПАРАГРАФ-1. ТЕОРИЯ

Четырехугольник | Геометрия 7-9 класс #41 | ИнфоурокСкачать

Четырехугольник | Геометрия 7-9 класс #41 | Инфоурок

ГЕОМЕТРИЯ 8 класс: Четырехугольники | Видеоурок с теорией и решением задачиСкачать

ГЕОМЕТРИЯ 8 класс: Четырехугольники | Видеоурок с теорией и решением задачи
Поделиться или сохранить к себе: