Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

§ 15. Свойства параллельных прямых

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

(обратная теореме 14.1)

Если две параллельные прямые пересечены секущей, то углы, образующие пару накрест лежащих углов, равны.

На рисунке 224 прямые a и b параллельны, прямая c — секущая. Докажем, что ∠ 1 = ∠ 2.

Пусть ∠ 1 ≠ ∠ 2. Тогда через точку K проведём прямую a 1 так, чтобы ∠ 3 = ∠ 2 (рис. 224). Углы 3 и 2 являются накрест лежащими при прямых a 1 и b и секущей c . Тогда по теореме 14.1 a 1 ‖ b . Получили, что через точку K проходят две прямые, параллельные прямой b . Это противоречит аксиоме параллельности прямых. Таким образом, наше предположение неверно, и, следовательно, ∠ 1 = ∠ 2. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

(обратная теореме 14.3)

Если две параллельные прямые пересечены секущей, то углы, образующие пару соответственных углов, равны.

На рисунке 225 прямые a и b параллельны, прямая c — секущая. Докажем, что ∠ 1 = ∠ 2.

По теореме 15.1 углы 3 и 2 равны как накрест лежащие при параллельных прямых a и b и секущей c . Но углы 3 и 1 равны как вертикальные. Следовательно, ∠ 1 = ∠ 2. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

(обратная теореме 14.2)

Если две параллельные прямые пересечены секущей, то сумма углов, образующих пару односторонних углов, равна 180° .

На рисунке 226 прямые a и b параллельны, прямая c — секущая. Докажем, что ∠ 1 + ∠ 2 = 180°.

По теореме 15.1 углы 3 и 2 равны как накрест лежащие при параллельных прямых a и b и секущей c . Но углы 3 и 1 смежные, поэтому ∠ 1 + ∠ 3 = 180°. Следовательно, ∠ 1 + ∠ 2 = 180°. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Если прямая перпендикулярна одной из двух параллельных прямых, то она перпендикулярна и другой ( рис. 227 ).

Докажите это следствие самостоятельно.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Задача. Докажите, что все точки одной из двух параллельных прямых равноудалены от другой прямой.

Решение. Пусть прямые a и b параллельны (рис. 228), M и N — две произвольные точки прямой a . Опустим из них перпендикуляры MK и NP на прямую b . Докажем, что MK = NP .

Рассмотрим треугольники MKN и PNK . Отрезок KN — их общая сторона. Так как MK ⊥ b и NP ⊥ b , то MK ‖ NP , а углы MKN и PNK равны как накрест лежащие при параллельных прямых MK и NP и секущей KN .

Аналогично углы MNK и PKN равны как накрест лежащие при параллельных прямых MN и KP и секущей KN . Следовательно, треугольники MKN и PNK равны по стороне и двум прилежащим углам.

Тогда MK = NP . Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Расстоянием между двумя параллельными прямыми называют расстояние от любой точки одной из прямых до другой прямой.

Например, на рисунке 228 длина отрезка MK — это расстояние между параллельными прямыми a и b .

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Задача. На рисунке 229 отрезок AK — биссектриса треугольника ABC , MK ‖ AC . Докажите, что треугольник AMK — равнобедренный.

Решение. Так как AK — биссектриса треугольника ABC , то ∠ MAK = ∠ KAC .

Углы KAC и MKA равны как накрест лежащие при параллельных прямых MK и AC и секущей AK . Следовательно, ∠ MAK = ∠ MKA .

Тогда треугольник AMK — равнобедренный. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

  1. Каким свойством обладают накрест лежащие углы, образованные при пересечении двух параллельных прямых секущей?
  2. Каким свойством обладают соответственные углы, образованные при пересечении двух параллельных прямых секущей?
  3. Чему равна сумма односторонних углов, образованных при пересечении двух параллельных прямых секущей?
  4. Известно, что прямая перпендикулярна одной из двух параллельных прямых. Обязательно ли она перпендикулярна другой прямой?
  5. Что называют расстоянием между двумя параллельными прямыми?

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

326. На рисунке 230 найдите угол 1.

327. На рисунке 231 найдите угол 2.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

328. Разность односторонних углов, образованных при пересечении двух параллельных прямых секущей, равна 50°. Найдите эти углы.

329. Один из односторонних углов, образованных при пересечении двух параллельных прямых секущей, в 4 раза больше другого. Найдите эти углы.

330. Найдите все углы, образованные при пересечении двух параллельных прямых секущей, если:

1) один из этих углов равен 48°;

2) отношение градусных мер двух из этих углов равно 2 : 7.

331. Найдите все углы, образованные при пересечении двух параллельных прямых секущей, если один из них на 24° меньше другого.

332. На рисунке 232 m ‖ n , p ‖ k , ∠1 = 50°. Найдите ∠ 2, ∠ 3 и ∠ 4.

333. Прямая, параллельная основанию AC равнобедренного треугольника ABC , пересекает его боковые стороны AB и BC в точках D и F соответственно. Докажите, что треугольник DBF — равнобедренный.

334. На продолжениях сторон AC и BC треугольника ABC ( AB = BC ) за точки A и B отметили соответственно точки P и K так, что PK ‖ AB . Докажите, что треугольник KPC — равнобедренный.

335. Отрезки AB и CD пересекаются в точке O , AO = BO , AC ‖ BD . Докажите, что CO = DO .

336. Отрезки MK и DE пересекаются в точке F , DK ‖ ME , DK = ME . Докажите, что ∆ MEF = ∆ DKF .

337. Ответьте на вопросы.

1) Могут ли оба односторонних угла при двух параллельных прямых и секущей быть тупыми?

2) Может ли сумма накрест лежащих углов при двух параллельных прямых и секущей быть равной 180°?

3) Могут ли быть равными односторонние углы при двух параллельных прямых и секущей?

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

338. На рисунке 233 AB ‖ CD , BC ‖ AD . Докажите, что BC = AD .

339. На рисунке 233 BC = AD , BC ‖ AD . Докажите, что AB ‖ CD .

340. На рисунке 234 MK ‖ EF , ME = EF , ∠ KMF = 70°. Найдите ∠ MEF .

341. Через вершину B треугольника ABC (рис. 235) провели прямую MK , параллельную прямой AC , ∠ MBA = 42°, ∠ CBK = 56°. Найдите углы треугольника ABC .

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

342. Прямая, проведённая через вершину A треугольника ABC параллельно его противолежащей стороне, образует со стороной AC угол, равный углу BAC . Докажите, что данный треугольник — равнобедренный.

343. На рисунке 236 ∠ MAB = 50°, ∠ ABK = 130°, ∠ ACB = 40°, CE — биссектриса угла ACD . Найдите углы треугольника ACE .

344. На рисунке 237 BE ⊥ AK , CF ⊥ AK , CK — биссектриса угла FCD , ∠ ABE = 32°. Найдите ∠ ACK .

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

345. На рисунке 238 BC ‖ MK , BK = KE , CK = KD . Докажите, что AD ‖ MK .

346. На рисунке 239 AB = AC , AF = FE , AB ‖ EF . Докажите, что AE ⊥ BC .

347. Треугольник ABC — равнобедренный с основанием AC . Через произвольную точку M его биссектрисы BD проведены прямые, параллельные его сторонам AB и BC и пересекающие отрезок AC в точках E и F соответственно. Докажите, что DE = DF .

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

348. На рисунке 240 AB ‖ DE . Докажите, что ∠ BCD = ∠ ABC + ∠ CDE .

349. На рисунке 241 AB ‖ DE , ∠ ABC = 120°, ∠ CDE = 150°. Докажите, что BC ⊥ CD .

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

350. Через вершину B треугольника ABC провели прямую, параллельную его биссектрисе AM . Эта прямая пересекает прямую AC в точке K . Докажите, что ∆ BAK — равнобедренный.

351. Через точку O пересечения биссектрис AE и CF треугольника ABC провели прямую, параллельную прямой AC . Эта прямая пересекает сторону AB в точке M , а сторону BC — в точке K . Докажите, что MK = AM + CK .

352. Биссектрисы углов BAC и BCA треугольника ABC пересекаются в точке O . Через эту точку проведены прямые, параллельные прямым AB и BC и пересекающие сторону AC в точках M и K соответственно. Докажите, что периметр треугольника MOK равен длине стороны AC .

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Упражнения для повторения

353. На отрезке AB отметили точку C так, что AC : BC = 2 : 1. На отрезке AC отметили точку D так, что AD : CD = 3 : 2. В каком отношении точка D делит отрезок AB ?

354. Отрезки AC и BD пересекаются в точке O , AB = BC = CD = AD . Докажите, что AC ⊥ BD .

355. В треугольнике MOE на стороне MO отметили точку A , в треугольнике TPK на стороне TP — точку B так, что MA = TB . Какова градусная мера угла BKP , если MO = TP , ∠ M = ∠ T , ∠ O = ∠ P , ∠ AEO = 17°?

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Наблюдайте, рисуйте, конструируйте, фантазируйте

356. На рисунке 242 изображена очень сложная замкнутая ломаная. Она ограничивает некоторую часть плоскости (многоугольник). Как, отметив на рисунке любую точку, по возможности быстрее определить, принадлежит эта точка многоугольнику или нет?

Содержание
  1. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
  2. Подобие треугольников — признаки и свойства с доказательствами и примерами решения
  3. Подобные треугольники
  4. Первый признак подобия треугольников
  5. Пример №1
  6. Теорема Менелая
  7. Теорема Птолемея
  8. Второй и третий признаки подобия треугольников
  9. Пример №4
  10. Прямая Эйлера
  11. Обобщенная теорема Фалеса
  12. Пример №5
  13. Подобные треугольники
  14. Пример №6
  15. Пример №7
  16. Признаки подобия треугольников
  17. Пример №8
  18. Пример №9
  19. Cредние пропорциональные отрезки в прямоугольном треугольнике
  20. Пример №10
  21. Пример №11
  22. Свойство биссектрисы треугольника
  23. Пример №12
  24. Пример №13
  25. Применение подобия треугольников к решению задач
  26. Пример №14
  27. Пример №15
  28. Подобие треугольников
  29. Определение подобных треугольники
  30. Пример №16
  31. Вычисление подобных треугольников
  32. Подобие треугольников по двум углам
  33. Пример №17
  34. Подобие треугольников по двум сторонам и углу между ними
  35. Пример №18
  36. Подобие треугольников по трем сторонам
  37. Подобие прямоугольных треугольников
  38. Пример №19
  39. Пропорциональные отрезки в прямоугольном треугольнике
  40. Пример №20
  41. Теорема Пифагора и ее следствия
  42. Пример №21
  43. Теорема, обратная теореме Пифагора
  44. Перпендикуляр и наклонная
  45. Применение подобия треугольников
  46. Свойство биссектрисы треугольника
  47. Пример №22
  48. Метрические соотношения в окружности
  49. Метод подобия
  50. Пример №23
  51. Пример №24
  52. Справочный материал по подобию треугольников
  53. Теорема о пропорциональных отрезках
  54. Подобие треугольников
  55. Признак подобия треугольников по двум сторонам и углу между ними
  56. Признак подобия треугольников по трем сторонам
  57. Признак подобия прямоугольных треугольников
  58. Метрические соотношения в прямоугольном треугольнике
  59. Теорема Пифагора и ее следствия
  60. Перпендикуляр и наклонная
  61. Свойство биссектрисы треугольника
  62. Метрические соотношения в окружности
  63. Подробно о подобных треугольниках
  64. Пример №25
  65. Пример №26
  66. Обобщённая теорема Фалеса
  67. Пример №27
  68. Пример №28
  69. Второй и трети и признаки подобия треугольников
  70. Пример №29
  71. Применение подобия треугольников
  72. Пример №30 (свойство биссектрисы треугольника).
  73. Пример №31
  74. 📺 Видео

Видео:Параллельные прямые | Математика | TutorOnlineСкачать

Параллельные прямые | Математика | TutorOnline

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Признака подобия треугольников

Две фигуры `F` и `F’` называются подобными, если они переводятся друг в друга преобразованием подобия, т. е. таким преобразованием, при котором расстояния между точками изменяются (увеличиваются или уменьшаются) в одно и то же число раз. Если фигуры `F` и `F’` подобны, то пишется `F

F’`. Напомним, что запись подобия треугольников `Delta ABC

Delta A_1 B_1 C_1` означает, что вершины, совмещаемые преобразованием подобия, стоят на соответствующих местах, т. е. `A` переходит в `A_1`, `B` — в `B_1`, `C` — в `C_1`.

Из свойств преобразования подобия следует, что у подобных фигур соответствующие углы равны, а соответствующие отрезки пропорциональны. В частности, если `Delta ABC

Delta A_1B_1C_1`, то `/_ A = /_ A_1`, `/_ B = /_ B_1`, `/_ C = /_ C_1`,

`A_1B_1 : AB = B_1C_1 : BC = C_1A_1 : CA`.

Два треугольника подобны, если:

1. два угла одного соответственно равны двум углам другого;

2. две стороны одного пропорциональны двум сторонам другого и углы, образованные этими сторонами, равны;

3. три стороны одного треугольника пропорциональны трём сторонам другого.

В решении задач и доказательстве теорем часто используется утверждение, которое, чтобы не повторять каждый раз, докажем сейчас отдельно.

Если две стороны треугольника пересекает прямая, параллельная третьей стороне (рис. 9), то она отсекает треугольник, подобный данному.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Действительно, из параллельности `MN` и `AC` следует, что углы `1` и `2` равны. Треугольники `ABC` и `MBN` имеют два равных угла: общий угол при вершине `B` и равные углы `1` и `2`. По первому признаку эти треугольники подобны.

И сразу применим это утверждение в следующем примере, в котором устанавливается важное свойство трапеции.

Прямая, проходящая через точку пересечения диагоналей трапеции параллельно её основаниям, пересекает боковые стороны трапеции в точках `M` и `N`. Найти длину отрезка `MN`, если основания трапеции равны `a` и `b`.

1. Пусть `O` — точка пересечения диагоналей, `AD = a`, `BC = b`. Прямая `MN` параллельна основанию `AD` (рис. 10а), следовательно, $$ MOparallel AD$$, треугольники `BMO` и `BAD` подобны, поэтому

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2. $$ ADparallel BC$$, `Delta AOD

Delta COB` по двум углам (рис. 10б):

`(OD)/(OB) = (AD)/(BC)`, то есть `(OD)/(OB) = a/b`.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3. Учитывая, что `BD = BO + OD` находим отношение

`(BO)/(BD) = (BO)/(BO + OD) = 1/(1 + OD//BO) = b/(a + b)`.

Подставляя это в (1), получаем `MO = (ab)/(a + b)`; аналогично устанавливаем, что `ON = (ab)/(a + b)`, таким образом `MN = (2ab)/(a + b)`.

Точки `M` и `N` лежат на боковых сторонах `AB` и `CD` трапеции `ABCD` и $$ MNparallel AD$$ (рис. 11а). Найти длину `MN`, если `BC = a`, `AD = 5a`, `AM : MB = 1:3`.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

1. Пусть $$ BFVert CD$$ и $$ MEVert CD$$ (рис. 11б), тогда `/_ 1 = /_ 2`, `/_ 3 = /_ 4` (как соответствующие углы при пересечении двух параллельных прямых третьей) и `Delta AME

Delta MBF`. Из подобия следует `(AE)/(MF) = (AM)/(MB) = 1/3`.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2. Обозначим `MN = x`. По построению `BCNF` и `MNDE` — параллелограммы, `FN = a`, `ED = x` и, значит, `MF = x — a`; `AE = 5a — x`. Итак, имеем `(5a — x)/(x — a) = 1/3`, откуда находим `x = 4a`.

Напомним, что отношение периметров подобных треугольников равно отношению их сходственных сторон. Верно также следующее утверждение: отношение медиан, биссектрис и высот, проведённых к сходственным сторонам в подобных треугольниках, равно отношению сходственных сторон.

Отношение радиусов вписанных окружностей, как и отношение радиусов описанных окружностей, в подобных треугольниках также равно отношению сходственных сторон.

Попытайтесь доказать это самостоятельно.

Прямоугольные треугольники подобны, если:

1. они имеют по равному острому углу;

2. катеты одного треугольника пропорциональны катетам другого;

3. гипотенуза и катет одного треугольника пропорциональны гипотенузе и катету другого.

Два первых признака следуют из первого и второго признаков подобия треугольников, поскольку прямые углы равны. Третий признак следует, например, из второго признака подобия и теоремы Пифагора.

Заметим, что высота прямоугольного треугольника, опущенная на гипотенузу, разбивает его на два прямоугольных треугольника, подобных между собой и подобных данному. Доказанные в § 1 метрические соотношения Свойств 1, 2, 3 можно доказать, используя подобие указанных треугольников.

СВОЙСТВА ВЫСОТ И БИССЕКТРИС

Если в треугольнике `ABC` нет прямого угла, `A A_1` и `BB_1` — его высоты, то `Delta A_1B_1C

Delta ABC` (этот факт можно сформулировать так: если соединить основания двух высот, то образуется треугольник, подобный данному).

Как всегда, полагаем `AB = c`, `BC = a`, `AC = b`.
а) Треугольник `ABC` остроугольный (рис. 12а).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

В треугольнике `A A_1C` угол `A_1` — прямой, `A_1C = AC cos C = ul (b cos C)`.

В треугольнике `B B_1C` угол `B_1` — прямой, `B_1C = BC cos C = ul (a cos C)`.

В треугольниках `A_1 B_1C` и `ABC` угол `C` общий, прилежащие стороны пропорциональны: `(A_1C)/(AC) = (B_1C)/(BC) = cos C`.

Таким образом, `Delta A_1 B_1 C

Delta ABC` с коэффициентом подобия `ul (cos C)`. (Заметим, что `/_ A_1 B_1 C = /_B`).
б) Треугольник `ABC` — тупоугольный (рис. 12б), угол `C` — острый, высота `A A_1` проведена из вершины тупого угла.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

$$left.begin
Delta AA_1C, angle A_1 =90^circ Rightarrow A_1C=ACcdot cos C =b cos C;\
Delta BB_1C, angle B_1 =90^circ Rightarrow B_1C=BCcdot cos C =a cos C,
end
right>Rightarrow Delta A_1B_1Csim Delta ABC,$$

коэффициент подобия `ul (cos C)`, `/_ A_1 B_1 C = /_B`.

Случай, когда угол `B` тупой, рассматривается аналогично.
в) Треугольник `ABC` — тупоугольный (рис. 12в), угол `C` — тупой, высоты `A A_1` и `B B_1` проведены из вершин острых углов.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

`varphi = /_ BCB_1 = /_ ACA_1 = 180^@ — /_ C`, `cos varphi = — cos C = |cos C|`.

$$left.begin
Delta AA_1C, angle A_1 =90^circ Rightarrow A_1C=ACcdot cosvarphi =b |cos C|;\
Delta BB_1C, angle B_1 =90^circ Rightarrow B_1C=BCcdot cosvarphi =b |cos C|,
end
right>Rightarrow Delta A_1B_1Csim Delta ABC$$

с коэффициентом подобия `ul (k = |cos C|`, `(/_A_1B_1C=/_B)`.

В остроугольном треугольнике `ABC` проведены высоты `A A_1`, `B B_1`, `C C_1` (рис. 13).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Треугольник, вершинами которого служат основания высот, называется «высотным» треугольником (или ортотреугольником).

Доказать, что лучи `A_1 A`, `B_1 B` и `C_1 C` являются биссектрисами углов высотного треугольника `A_1 B_1 C_1` (т. е. высоты остроугольного треугольника являются биссектрисами ортотреугольника).

По первой лемме о высотах `Delta A_1 B_1 C

Delta ABC`, `/_ A_1 B_1 C = /_ B`.

Аналогично `Delta AB_1C_1

Delta ABC`, `/_ AB_1 C_1 = /_ B`, т. е. `/_A_1 B_1C = /_ AB_1 C_1`.

Так как `BB_1` — высота, то `/_AB_1B = /_CB_1B = 90^@`.

Поэтому `/_C_1B_1B = /_A_1B_1B = 90^@ — /_B`, т. е. луч `B_1B` — биссектриса угла `A_1B_1C_1`.

Аналогично доказывается, что `A A_1` — биссектриса угла `B_1 A_1 C_1` и `C_1C` — биссектриса угла `B_1 C_1 A_1`.

Высоты `A A_1`, `B B_1` треугольника `ABC` пересекаются в точке `H` (рис. 14). Доказать, что имеет место равенство `AH * H A_1 = BH * HB_1`, т. е. произведение отрезков одной высоты равно произведению отрезков другой высоты.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Delta BHA_1`, имеют по равному острому углу при вершине `H` (заметим, что этот угол равен углу `C`). Из подобия следует `(AH)/(BH) = (HB_1)/(HA_1)`, откуда `AH * HA_1 = BH * HB_1`. Для тупоугольного треугольника утверждение также верно. Попробуйте доказать самостоятельно.

Высоты `A A_1` и `B B_1` треугольника `ABC` пересекаются в точке `H`, при этом `BH = HB_1` и `AH = 2 HA_1` (рис. 15). Найти величину угла `C`.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

1. По условию пересекаются высоты, поэтому треугольник остроугольный. Положим `BH = HB_1 = x` и `HA_1 = y`, тогда `AH = 2y`. По второй лемме о высотах `AH * HA_1 = BH * HB_1`, т. е. `x^2 = 2y^2`, `x = y sqrt 2`.
2. В треугольнике `AHB_1` угол `AHB_1` равен углу `C` (т. к. угол `A_1 AC` равен `90^@ — C`), поэтому `cos C = cos (/_ AHB_1) = x/(2y) = sqrt 2/ 2`. Угол `C` — острый, `/_ C = 45^@`.

Установим ещё одно свойство биссектрисы угла треугольника.

Биссектриса внутреннего угла треугольника делит противолежащую этому углу сторону на отрезки, пропорциональные прилежащим сторонам, т. е. если `AD` — биссектриса треугольника `ABC`, то `(BD)/(DC) = (AB)/(AC)`.

Проведём через точку `B` прямую параллельно биссектрисе `DA`, пусть `K` — её точка пересечения с прямой `AC` (рис. 16).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Параллельные прямые `AD` и `KB` пересечены прямой `KC`, образуются равные углы `1` и `3`. Те же прямые пересечены и прямой `AB`, здесь равные накрест лежащие углы `2` и `4`. Но `AD` — биссектриса, `/_1 = /_2`, следовательно `/_3 = /_4`. Отсюда следует, что треугольник `KAB` равнобедренный, `KA = AB`.
По теореме о пересечении сторон угла параллельными прямыми из $$ ADVert KB$$ следует `(BD)/(DC) = (KA)/(AC)`. Подставляя сюда вместо `KA` равный ему отрезок `AB`, получим `(BD)/(DC) = (AB)/(AC)`. Теорема доказана.

Биссектриса треугольника делит одну из сторон треугольника на отрезки длиной `3` и `5`. Найти в каких пределах может изменяться периметр треугольника.

Пусть `AD` — биссектриса и `BD = 3`, `DC = 5` (рис. 17).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

По свойству биссектрисы `AB : AC = 3:5`. Положим `AB = 3x`, тогда `AC = 5x`. Каждая сторона треугольника должна быть меньше суммы двух других сторон, т. е. `ul (5x 1`.

Периметр треугольника `P = 8 + 8x = 8(1 + x)`, поэтому `ul (16

Видео:7 класс, 29 урок, Теоремы об углах, образованных двумя параллельными прямыми и секущейСкачать

7 класс, 29 урок, Теоремы об углах, образованных двумя параллельными прямыми и секущей

Подобие треугольников — признаки и свойства с доказательствами и примерами решения

Содержание:

Теорема Фалеса. Теорема о пропорциональных отрезках

Теорема 11.1 (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 дан угол АОВ (рис. 112). Известно, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Докажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Предположим, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПусть серединой отрезка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголявляется некоторая точка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— средняя линия треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Отсюда
Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголЗначит, через точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпроходят две прямые, параллельные прямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголчто противоречит аксиоме параллельности прямых. Мы получили противоречие. Следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Предположим, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПусть серединой отрезка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголявляется некоторая точка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— средняя линия трапеции Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголЗначит, через точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпроходят две прямые, параллельные прямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголМы пришли к противоречию. Следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Аналогично можно доказать, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи т. д.

Определение. Отношением двух отрезков называют отношение их длин, выраженных в одних и тех же единицах измерения.

Фалес Милетский
(ок. 625 — ок. 547 до н. э.)

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Древнегреческий философ, ученый, купец и государственный деятель. Родом из Милета — порта в Малой Азии на побережье Эгейского моря.

Если, например, АВ = 8 см, CD = 6 см, то отношение отрезка АВ к отрезку CD равно Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголЗаписывают: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто говорят, что отрезки АВ и CD пропорциональны соответственно отрезкам Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Аналогично можно говорить о пропорциональности большего количества отрезков. Например, если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто говорят, что отрезки АВ, CD, MN пропорциональны соответственно отрезкам Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Теорема 11.2 (теорема о пропорциональных отрезках). Если параллельные прямые пересекают стороны угла, то отрезки, образовавшиеся на одной стороне угла, пропорциональны соответствующим отрезкам, образовавшимся на другой стороне угла.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказательство этой теоремы выходит за рамки школьного курса геометрии. Мы приведем доказательство для частного случая.

Пусть стороны угла MON пересечены параллельными прямыми Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 113). Докажем, что: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Докажем первое из этих равенств (остальные два можно доказать аналогично).

Пусть для отрезков ОА и АВ существует такой отрезок длиной Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, который укладывается целое число раз в каждом из них. Имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— некоторые натуральные числа.

Тогда отрезки ОА и АВ можно разделить соответственно на Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравных отрезков, каждый из которых равен Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Через концы полученных отрезков проведем прямые, параллельные прямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
(рис. 114). По теореме Фалеса эти прямые делят отрезки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголсоответственно на Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравных отрезков. Пусть каждый из этих отрезков равен Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Почему же приведенные рассуждения нельзя считать полным доказательством теоремы? Дело в том, что не для любых двух отрезков существует отрезок, который укладывается в каждом из них целое число раз. В частности, для отрезков ОА и АВ такой отрезок может и не существовать. Доказательство для этого случая выходит за пределы рассматриваемого курса.

Если рисунок 113 дополнить прямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпараллельной прямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 115), то, рассуждая аналогично, получим, например, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Теорема 11.2 остается справедливой, если вместо сторон угла взять две любые прямые.

Теорема 11.3. Все три медианы треугольника пересекаются в одной точке, которая делит каждую из них в отношении 2:1, считая от вершины треугольника.

Доказательство. На рисунке 116 медианы Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтреугольника АВС пересекаются в точке М. Докажем, что медиана Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтакже проходит через точку М и Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Проведем Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПоскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто по теореме Фалеса Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПоскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

По теореме о пропорциональных отрезках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Таким образом, медиана Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпересекая медиану Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголделит ее в отношении 2:1, считая от вершины В.
Аналогично можно доказать (сделайте это самостоятельно), что медиана Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтакже делит медиану Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв отношении 2:1, считая от вершины В (рис. 117).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

А это означает, что все три медианы треугольника АВС проходят через одну точку. Мы доказали, что эта точка делит медиану Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв отношении 2:1.

Аналогично можно доказать, что эта точка делит в отношении 2 : 1 также медианы Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

На рисунке 118 изображен треугольник АВС. Точка D принадлежит стороне АС. В этом случае говорят, что стороны АВ и ВС прилежат соответственно к отрезкам AD и DC.

Теорема 11.4 (свойство биссектрисы треугольника). Биссектриса треугольника делит его сторону на отрезки, пропорциональные прилежащим к ним сторонам.

Доказательство. На рисунке 119 отрезок BD — биссектриса треугольника АВС. Докажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Через точку С проведем прямую СЕ, параллельную прямой BD. Пусть проведенная прямая пересекает прямую АВ в точке Е. Углы 1 и 2 равны как накрест лежащие при параллельных прямых BD и СЕ и секущей ВС; утлы 3 и 4 равны как соответственные при параллельных прямых BD и СЕ и секущей АЕ. Поскольку BD — биссектриса треугольника АВС, то Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда треугольник СВЕ — равнобедренный с равными сторонами ВС и BE. По теореме о пропорциональных отрезках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПоскольку BE = ВС, то Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пример:

Разделите данный отрезок на три равных отрезка.

Решение:

Через конец А данного отрезка АВ проведем луч АС, не принадлежащий прямой АВ (рис. 120). Отметим на луче АС произвольную точку А1. Затем отметим точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтак, чтобы Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПроведем отрезок А2В. Через точки A1 и А2 проведем прямые, параллельные прямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОни пересекут отрезок АВ в точках В1 и В2 соответственно. По теореме Фалеса Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Видео:Углы, образованные параллельными прямыми и секущейСкачать

Углы, образованные параллельными прямыми и секущей

Подобные треугольники

На рисунке 128 вы видите уменьшенное изображение обложки учебника по геометрии. Вообще в повседневной жизни часто встречаются объекты, имеющие одинаковую форму, но разные размеры (рис. 129).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Геометрические фигуры, которые имеют одинаковую форму, называют подобными. Например, подобными являются любые две окружности, два квадрата, два равносторонних треугольника (рис. 130).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

На рисунке 131 изображены треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголу которых равны углы: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Стороны Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголлежат против равных углов Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТакие стороны называют соответственными. Соответственными также являются стороны Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Определение. Два треугольника называют подобными, если их углы соответственно равны и стороны одного треугольника пропорциональны соответственным сторонам другого треугольника.

Например, на рисунке 132 изображены треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголу которых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПо определению эти треугольники подобны. Пишут: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(читают: «треугольник АВС подобен треугольнику Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол»).

Число 2, которому равно отношение соответственных сторон, называют коэффициентом подобия. Говорят, что треугольник АВС подобен треугольнику Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголс коэффициентом подобия, равным 2.
Пишут: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Поскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто можно также сказать, что треугольник Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобен треугольнику АВС с коэффициентом Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПишут: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Из определения равных треугольников следует, что любые два равных треугольника подобны с коэффициентом подобия, равным 1.

Если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Докажите это свойство самостоятельно.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Лемма 1 о подобных треугольниках. Прямая, параллельная стороне треугольника и пересекающая две другие его стороны, отсекает от данного треугольника ему подобный.

1 Леммой называют вспомогательную теорему, которую используют для доказательства других теорем.

Доказательство. На рисунке 133 изображен треугольник АВС, отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпараллелен стороне АС. Докажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Углы Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны как соответственные при параллельных прямых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи секущих АВ и СВ соответственно. Следовательно, углы рассматриваемых треугольников соответственно равны.

Покажем, что стороны ВА и ВС пропорциональны соответственно сторонам Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Из теоремы о пропорциональных отрезках (теорема 11.2) следует, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Проведем Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПолучаем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПо определению четырехугольник Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— параллелограмм. Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Таким образом, мы доказали, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Следовательно, в треугольниках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголуглы соответственно равны и соответственные стороны пропорциональны. Поэтому по определению эти треугольники подобны.

Пример:

Докажите, что отношение периметров подобных треугольников равно коэффициенту подобия.

Решение:

Пусть треугольник Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобен треугольнику АВС с коэффициентом подобия k. Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткудаДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пусть Р1 — периметр треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголР — периметр треугольника АВС. Имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Первый признак подобия треугольников

Если для треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголвыполняются условия Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто по определению эти треугольники подобны.

Можно ли по меньшему количеству условий определять подобие треугольников? На этот вопрос отвечают признаки подобия треугольников.

Теорема 13.1 (первый признак подобия треугольников: по двум углам). Если два угла одного треугольника равны двум углам другого треугольника, то такие треугольники подобны.

Доказательство. Рассмотрим треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, у которых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДокажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны по второму признаку равенства треугольников, а следовательно, эти треугольники подобны.

Пусть, например, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтложим на стороне ВА отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравный стороне Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголЧерез точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпроведем прямую Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпараллельную стороне АС (рис. 140).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Углы Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— соответственные при параллельных прямых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи секущей Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголАле Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПолучаем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТаким образом, треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны по второму признаку равенства треугольников. По лемме о подобных треугольниках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголСледовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пример №1

Средняя линия трапеции Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравна 24 см, а ее диагонали пересекаются в точке О. Найдите основания трапеции, если АО : ОС = 5:3.

Решение:

Рассмотрим треугольники AOD и СОВ (рис. 141). Углы AOD и ВОС равны как вертикальные, углы CAD и АСВ равны как накрест лежащие при параллельных прямых ВС и AD и секущей АС. Следовательно, треугольники AOD и СОВ подобны по двум углам.
Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Пусть ВС = Зх см, тогда AD = 5х см.
Поскольку средняя линия трапеции равна 24 см, то ВС + AD = 48 см.
Имеем: Зх + 5х = 48. Отсюда х = 6.
Следовательно, ВС = 18 см, AD = 30 см.
Ответ: 18 см, 30 см.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пример №2 (свойство пересекающихся хорд)

Докажите, что если хорды АВ и CD окружности пересекаются в точке М, то AM • МВ = DM • МС (рис. 142).

Решение:

Рассмотрим треугольники АСМ и DBM. Углы 3 и 4 равны как вертикальные, углы 1 и 2 равны как вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу. Следовательно, треугольники АСМ и DBM подобны по первому признаку подобия треугольников.

Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Отсюда AM • МВ = DM • МС.

Пример №3 (свойство касательной и секущей)

Докажите, что если через точку А к окружности проведены касательная AM (М — точка касания) и прямая (секущая), пересекающая окружность в точках В и С (рис. 143), то Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Решение:

Рассмотрим треугольники AMВ и АСМ. У них угол А общий. По свойству угла между касательной и хордой (см. ключевую задачу 1 п. 9) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголУгол МСВ — вписанный угол, опирающийся на дугу МВ, поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголСледовательно, треугольники АМВ и АСМ подобны по первому признаку подобия треугольников. Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Отсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Теорема Менелая

Точки, принадлежащие одной прямой, называют коллинеарными. Две точки коллинеарны всегда.

В этом рассказе вы узнаете об одной знаменитой теореме, которая служит критерием коллинеарности трех точек. Эта теорема носит имя древнегреческого математика и астронома Менелая Александрийского ( Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголвв. н. э.).

Теорема Менелая. На сторонах АВ и ВС треугольника АВС отметили соответственно точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол а на продолжении стороны АС — точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Для того чтобы точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол лежали на одной прямой, необходимо и достаточно, чтобы выполнялось равенство

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказательство. Сначала докажем необходимое условие коллинеарности: если точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголлежат на одной прямой, то выполняется равенство (*).
Из вершин треугольника АВС опустим перпендикуляры AM, BN и СР на прямую Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 153, а). Поскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто треугольники АМС1 и BNC1 подобны по первому признаку подобия треугольников. Отсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Из подобия треугольников BNA1 и СРА1 получаем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Из подобия треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголследует равенство Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Перемножив почленно левые и правые части пропорции
Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголполучаем равенство

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Теперь докажем достаточное условие коллинеарности: если выполняется равенство (*), то точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголлежат на одной прямой.
Пусть прямая Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпересекает сторону ВС треугольника АВС в некоторой точке A2 (рис. 153, б). Поскольку точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголлежат на одной прямой, то из доказанного выше можно записать: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Сопоставляя это равенство с равенством (*), приходим к выводу, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто есть точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголделят отрезок ВС в одном и том же отношении, а значит, эти точки совпадают. Отсюда следует, что прямая Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпересекает сторону ВС в точке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Заметим, что теорема остается справедливой и тогда, когда точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголлежат не на сторонах треугольника АВС, а на их продолжениях (рис. 154).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Теорема Птолемея

Теорема Птолемея. Произведение диагоналей вписанного в окружность четырехугольника равно сумме произведений его противолежащих сторон.

Клавдий Птолемей
(ок. 100 — ок. 178)

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Древнегреческий математик и астроном. Автор геоцентрической модели мира. Разработал математическую теорию движения планет, позволяющую вычислять
их положение. Создал прообраз современной системы координат.

Доказательство. На рисунке 158 изображен вписанный в окружность четырехугольник ABCD. Докажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

На диагонали АС отметим точку К так, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголУглы 3 и 4 равны как вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу. Следовательно, треугольники АВК и DBC подобны по первому признаку подобия треугольников. Отсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Поскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголУглы 5 и 6 равны как вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу. Поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Сложив равенства (1) и (2), получаем:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Второй и третий признаки подобия треугольников

Теорема 14.1 (второй признак подобия треугольников: по двум сторонам и углу между ними). Если две стороны одного треугольника пропорциональны двум сторонам другого треугольника и углы, образованные этими сторонами, равны, то такие треугольники подобны.

Доказательство. Рассмотрим треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв которых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДокажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Если k = 1, то Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола следовательно, треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны по первому признаку равенства треугольников, поэтому эти треугольники подобны.

Пусть, например, k > 1, то есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголНа сторонах ВА и ВС отметим соответственно точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтак, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 160). Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Покажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПредположим, что это не так. Тогда на стороне ВС отметим точку М такую, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Следовательно, буквами М и С2 обозначена одна и та же точка. Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
По лемме о подобных треугольниках получаем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны по первому признаку равенства треугольников. Отсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Теорема 14.2 (третий признак подобия треугольников: по трем сторонам). Если три стороны одного треугольника пропорциональны трем сторонам другого треугольника, то такие треугольники подобны.

Доказательство. Рассмотрим треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв которых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДокажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Если k = 1, то треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны по третьему признаку равенства треугольников, а следовательно, эти треугольники подобны.

Пусть, например, k > 1. На сторонах ВА и ВС отметим соответственно точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтакие, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 161). Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

В треугольниках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголугол В общий, прилежащие к нему стороны пропорциональны. Следовательно, по второму признаку подобия треугольников эти треугольники подобны, причем коэффициент подобия равен k. Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Учитывая, что по условию Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголполучаем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Следовательно, треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны по третьему признаку равенства треугольников. С учетом того, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголполучаем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пример №4

Докажите, что отрезок, соединяющим основания двух высот остроугольного треугольника, отсекает от данного треугольника ему подобный.

Решение:

На рисунке 162 отрезки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— высоты треугольника АВС. Докажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
В прямоугольных треугольниках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголострый угол В общий. Следовательно, треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобны по первому признаку подобия треугольников. Отсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголУгол В — общий для треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголСледовательно, треугольники АВС и Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобны по второму признаку подобия треугольников.

Прямая Эйлера

Точка пересечения серединных перпендикуляров сторон треугольника — это центр окружности, описанной около треугольника. Обозначим эту точку буквой О.

Точка пересечения биссектрис треугольника — это центр вписанной окружности. Обозначим эту точку буквой J.

Точку пересечения прямых, содержащих высоты треугольника, называют ортоцентром треугольника. Обозначим эту точку буквой Н.

Точку пересечения медиан треугольника называют центроидом треугольника. Обозначим эту точку буквой М.

Точки О, J, Н, М называют замечательными точками треугольника.

Использование такого эмоционального эпитета вполне обосновано. Ведь эти точки обладают целым рядом красивых свойств. Разве не замечательно уже хотя бы то, что они существуют в любом треугольнике?

Рассмотрим одну из многих теорем о замечательных точках треугольника.

Теорема. В любом треугольнике центр описанной окружности, центроид и ортоцентр лежат на одной прямой.

Эту прямую называют прямой Эйлера.

Леонард Эйлер (1707-1783)
Выдающийся математик, физик, механик, астроном.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказательство. Для равнобедренного треугольника доказываемое утверждение очевидно.
Если данный треугольник АВС прямоугольный Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто его ортоцентр — это точка С, центр описанной окружности — середина гипотенузы АВ. Тогда понятно, что все три точки, о которых идет речь в теореме, принадлежат медиане, проведенной к гипотенузе.

Докажем теорему для остроугольного разностороннего треугольника.

Лемма. Если Н — ортоцентр треугольника ABC, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол — перпендикуляр, опущенный из центра О описанной окружности на сторону ВС, то АН = Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 167).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказательство. Выполним дополнительное построение, уже знакомое вам из решения ключевой задачи пункта 2: через каждую вершину треугольника АВС проведем прямую, параллельную противолежащей стороне. Получим треугольник Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 167). В указанной ключевой задаче было показано, что ортоцентр Н треугольника АВС является центром описанной окружности треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол. Для этой окружности угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголявляется центральным, а угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— вписанным. Поскольку оба угла опираются на одну и ту же дугу, то Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголУглы ВАС и Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны как противолежащие углы параллелограмма Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпоэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПоскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто равнобедренные треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобны с коэффициентом подобия 2. Поскольку отрезки АН и Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— соответственные высоты подобных треугольников, то АН = Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Докажем теперь основную теорему.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Поскольку точка М1 — середина стороны ВС, то отрезок AM1 — медиана треугольника АВС (рис. 168). Пусть М — точка пересечения отрезков Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПоскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголУглы Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны как вертикальные. Следовательно, треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобны по первому признаку подобия треугольников. Отсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголЗначит, точка М делит медиану Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв отношении 2:1, считая от вершины А. Отсюда точка М — центроид треугольника АВС.
Доказательство для случая тупоугольного треугольника аналогично.

Обратим внимание на то, что мы не только установили факт принадлежности точек О, М, Н одной прямой, но и доказали равенство НМ = 2МО,
которое является еще одним свойством замечательных точек треугольника.

Напомню:

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.

Теорема о пропорциональных отрезках

  • Если параллельные прямые пересекают стороны угла, то отрезки, образовавшиеся на одной стороне угла, пропорциональны соответствующим отрезкам, образовавшимся на другой стороне угла.

Свойство медиан треугольника

  • Все три медианы треугольника пересекаются в одной точке, которая делит каждую из них в отношении 2:1, считая от вершины треугольника.

Свойство биссектрисы треугольника

  • Биссектриса треугольника делит его сторону на отрезки, пропорциональные прилежащим к ним сторонам.

Подобные треугольники

  • Два треугольника называют подобными, если их углы соответственно равны и стороны одного треугольника пропорциональны соответственным сторонам другого треугольника.

Лемма о подобных треугольниках

  • Прямая, параллельная стороне треугольника и пересекающая две другие его стороны, отсекает от данного треугольника ему подобный.

Первый признак подобия треугольников: по двум углам

  • Если два угла одного треугольника равны двум углам другого треугольника, то такие треугольники подобны.

Второй признак подобия треугольников: по двум сторонам и углу между ними

  • Если две стороны одного треугольника пропорциональны двум сторонам другого треугольника и углы, образованные этими сторонами, равны, то такие треугольники подобны.

Третий признак подобия треугольников: по трем сторонам

  • Если три стороны одного треугольника пропорциональны трем сторонам другого треугольника, то такие треугольники подобны.

Обобщенная теорема Фалеса

Напомним, что отношением отрезков Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголназывают отношение их длин, то есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Говорят, что отрезки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпропорциональные отрезкам Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Например, если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголдействительно Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Понятие пропорциональности применили и к большему количеству отрезков. Например, три отрезка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпропорциональны трем отрезкам Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголесли

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Обобщенная теорема Фалеса (теорема о пропорциональных отрезках). Параллельные прямые, пересекающие стороны угла, отсекают на его сторонах пропорциональные отрезки.

Доказательство:

Пусть параллельные прямые Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпересекают стороны угла Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 123). Докажем, что

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

1) Рассмотрим случай, когда длины отрезков Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголявляются рациональными числами (целыми или дробными). Тогда существует отрезок длины Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголкоторый можно отложить целое число раз и на отрезке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи на отрезке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— рациональные числа. Запишем их в виде дробей с одинаковыми знаменателями: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПоэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2) Разделим отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголна Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравных частей длины Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— на Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравных частей длины Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПроведем через точки деления прямые, параллельные прямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 123). По теореме Фалеса они разобьют отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголна Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравных отрезков длины Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпричем Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголбудет состоять из Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтаких отрезков, а Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— из Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтаких отрезков.

Имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3) Найдем отношение Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголБудем иметь:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Учитывая, что в пропорции средние члены можно поменять местами, из доказанного равенства приходим к следующему.

Следствие 1. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следствие 2. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказательство:

Поскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Прибавим к обеим частям этого равенства по единице:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Учитывая, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

будем иметь: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Откуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Рассмотрим, как построить один из четырех отрезков, образующих пропорцию, если известны три из них.

Пример №5

Дано отрезки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПостройте отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Решение:

Поскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Для построения отрезка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголможно использовать как обобщенную теорему Фалеса, так и одно из ее следствий. Используем, например, следствие 1.

1) Строим неразвернутый угол с вершиной Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 124). Откладываем на одной его стороне отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола на другой — отрезки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2) Проведем прямую Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголЧерез точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпараллельно Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпроведем прямую, точку пересечения которой со стороной Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголугла обозначим через Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3) По следствию 1 из обобщенной теоремы Фалеса имеем:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголСледовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Построенный отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголназывают четвертым пропорциональным отрезков Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтак как для этих отрезков верно равенство: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Отношения и пропорции в геометрии использовались с давних времен. Об этом свидетельствуют древнеегипетские храмы, детали гробницы Менеса в Накаде и знаменитых пирамид в Гизе (III тысячелетие до н. э.), персидские дворцы, древнеиндийские достопримечательности и другие памятники древности.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

В седьмой книге «Начал» Евклид изложил арифметическую теорию учения об отношениях, которую применил только к соразмерным величинам и целым числам. Эта теория создана на основе практики действий с дробями и применялась для исследования свойств целых чисел.

В пятой книге Евклид изложил общую теорию отношений и пропорций, которую примерно за 100 лет до него разработал древнегреческий математик, механик и астроном Евдокс (408 г. — 355 г. до н. э.). Эта теория легла в основу учения о подобии фигур, изложенного Евклидом в шестой книге «Начал», где также была решена и задача о делении отрезка в данном отношении.

Пропорциональность отрезков прямых, пересеченных несколькими параллельными прямыми, была известна еще вавилонским ученым, хотя многие историки-математики заслугу данного открытия приписывают Фалесу Милетскому.

Подобные треугольники

В повседневной жизни нам встречаются предметы одинаковой формы, но разных размеров, например футбольный мяч и металлический шарик, картина и ее фотоснимок, самолет и его модель, географические карты разного масштаба. В геометрии фигуры одинаковой формы принято называть подобными. Так, подобными являются все квадраты, все окружности, все отрезки.

Два треугольника называют подобными, если их углы соответственно равны и стороны одного треугольника пропорциональны сторонам другого.

Это значит, что если треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобны (рис. 127), то

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пусть значение каждого из полученных отношений соответствующих сторон равно Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголЧисло Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголназывают коэффициентом подобия треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголк треугольнику Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголили коэффициентом подобия треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Подобие треугольников принято обозначать символом Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголВ нашем случае Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголЗаметим, что из соотношения Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголследует соотношение

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пример №6

Докажите, что отношение периметров подобных треугольников равно отношению соответствующих сторон этих треугольников.

Доказательство:

Пусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пример №7

Стороны треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголотносятся как 4 : 7 : 9, а большая сторона подобного ему треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравна 27 см. Найдите две другие стороны второго треугольника.

Решение:

Так как по условию Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Обозначим Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПо условию Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(см). Имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Ответ. 12 см, 21 см.

Заметим, что подобные треугольники легко создавать с помощью современных компьютерных программ, в частности графических редакторов. Для этого достаточно построенный треугольник растянуть или сжать, «потянув» за один из угловых маркеров.

Одинаковые по форме, но разные по величине фигуры использовались еще в вавилонской и египетской архитектурах. В сохранившейся погребальной камере отца фараона Рамзеса II есть стена, покрытая сеткой квадратиков, с помощью которой на стену перенесены в увеличенном виде рисунки меньших размеров.

Учение о подобии фигур на основе теории отношений и пропорций было создано в Древней Греции в V-IV вв. до н. э. трудами Гиппократа Хиосского, Архита Тарентского, Евдокса Книдского и других. Обобщил эти сведения Евклид в шестой книге «Начал». Начинается теория подобия следующим определением:

«Подобные прямолинейные фигуры — суть те, которые имеют соответственно равные углы и пропорциональные стороны».

Видео:Перпендикулярные прямые. 6 класс.Скачать

Перпендикулярные прямые. 6 класс.

Признаки подобия треугольников

Подобие треугольников, как и равенство треугольников, можно установить с помощью признаков.

Прежде чем их рассмотреть, сформулируем и докажем лемму, то есть вспомогательное утверждение, являющееся верным и используемое для доказательства одной или нескольких теорем.

Лемма. Прямая, параллельная стороне треугольника, отрезает от него подобный ему треугольник.

Доказательство:

Пусть прямая Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпересекает стороны Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтреугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголсоответственно в точках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 129). Докажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

1) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— общий для обоих треугольников, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(как соответственные углы при параллельных прямых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи секущей Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(аналогично, но для секущей Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголСледовательно, три угла треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны трем углам треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2) По следствию 2 из обобщенной теоремы Фалеса имеем:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3) Докажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Через точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпроведем прямую, параллельную Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи пересекающую Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв точке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТак как Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— параллелограмм, то Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПо обобщенной теореме Фалеса: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Прибавим число 1 к обеим частям этого равенства. Получим:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Но Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголСледовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

4) Окончательно имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола значит, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Теорема 1 (признак подобия треугольников по двум сторонам и углу между ними). Если две стороны одного треугольника пропорциональны двум сторонам другого и углы, образованные этими сторонами, равны, то треугольники подобны.

Доказательство:

Рассмотрим треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголу которых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 130). Докажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

1) Отложим на стороне Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтреугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголотрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи проведем через Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпрямую, параллельную Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 131). Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по лемме).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2) По следствию 2 из обобщенной теоремы Фалеса Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголНо Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по построению). Поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПо условию Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголследовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3) Так как Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по двум сторонам между ними).

AAjBjCj (по двум сторонам и углу между ними).

4) Но Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголследовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следствие 1. Два прямоугольных треугольника подобны, если катеты одного пропорциональны катетам другого.

Следствие 2. Если угол при вершине одного равнобедренного треугольника равен углу при вершине другого равнобедренного треугольника, то эти треугольники подобны.

Теорема 2 (признак подобия треугольников по двум углам). Если два угла одного треугольника соответственно равны двум углам другого треугольника, то эти треугольники подобны.

Доказательство:

Рассмотрим треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголу которых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 130).

1) Выполним построения, аналогичные тем, что в доказательстве теоремы 1 (рис. 131). Имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголно Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПоэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3) Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по стороне и двум прилежащим углам).

4) Следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следствие 1. Равносторонние треугольники подобны.

Следствие 2. Если угол при основании одного равнобедренного треугольника равен углу при основании другого равнобедренного треугольника, то эти треугольники подобны.

Следствие 3. Если острый угол одного прямоугольного треугольника равен острому углу другого прямоугольного треугольника, то эти треугольники подобны.

Теорема 3 (признак подобия треугольников по трем сторонам). Если три стороны одного треугольника пропорциональны трем сторонам другого, то эти треугольники подобны.

Доказательство:

Рассмотрим треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголу которых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 130).

1) Выполним построения, аналогичные тем, что в доказательстве теоремы 1 (рис. 131). Имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2) Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголно Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпоэтому

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголУчитывая, что

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголимеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3) Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по трем сторонам).

4) Следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пример №8

Стороны одного треугольника равны 9 см, 15 см и 18 см, а стороны другого относятся как 3:5:6. Подобны ли эти треугольники?

Решение:

Обозначим стороны второго треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголНо Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголзначит, треугольники подобны (по трем сторонам).

Пример №9

Стороны параллелограмма равны 15 см и 10 см, а высота, проведенная к большей стороне, — 8 см. Найдите высоту, проведенную к меньшей стороне.

Решение:

Пусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— параллелограмм (рис. 132). Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— высота параллелограмма. Проведем Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— вторую высоту параллелограмма.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(как прямоугольные с общим острым углом). Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Cредние пропорциональные отрезки в прямоугольном треугольнике

Лемма. Высота прямоугольного треугольника, проведенная из вершины прямого угла, делит треугольник на два подобных друг другу прямоугольных треугольника, каждый из которых подобный данному треугольнику.

Доказательство:

Пусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— прямоугольный треугольник Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— высота треугольника (рис. 145). Докажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

1) У прямоугольных треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголугол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— общий. Поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по острому углу).

2) Аналогично Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол-общий, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3) У треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по острому углу).

Отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголназывают проекцией катета Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголна гипотенузу Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпроекцией катета Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголна гипотенузу Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголназывают средним пропорциональным (или средним геометрическим) отрезков Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Теорема (о средних пропорциональных отрезках в прямоугольном треугольнике). 1) Высота прямоугольного треугольника, проведенная из вершины прямого угла, является средним пропорциональным проекций катетов на гипотенузу. 2) Катет прямоугольного треугольника является средним пропорциональным гипотенузы и проекции этого катета на гипотенузу.

Доказательство:

Рассмотрим рисунок 145.

1) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по лемме). Поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголили Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по лемме). Поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголили Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по лемме). Поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголили Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пример №10

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— высота прямоугольного треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

с прямым углом Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДокажите, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказательство:

Рассмотрим рисунок 145. Так как

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола так как Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПоэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пример №11

Высота прямоугольного треугольника, проведенная к гипотенузе, делит ее на отрезки 9 см и 16 см. Найдите периметр треугольника.

Решение:

Рассмотрим рисунок 145, где Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

1) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТак как Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТак как Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

4) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

При решении задач этого параграфа советуем использовать таблицу квадратов натуральных чисел.

Свойство биссектрисы треугольника

Теорема (свойство биссектрисы треугольника). Биссектриса треугольника делит сторону, к которой она проведена, на отрезки, пропорциональные двум другим сторонам.

Доказательство:

Пусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— биссектриса треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 147). Докажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

1) Проведем через точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпрямую, параллельную Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи продлим биссектрису Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголдо пересечения с этой прямой в точке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(как внутренние накрест лежащие при параллельных прямых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи секущей Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— равнобедренный (так как Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола значит, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(как вертикальные), поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по двум углам). Следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Но Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтаким образом Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Из пропорции Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголможно получить и такую: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пример №12

В треугольнике Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— биссектриса треугольника. Найдите Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Решение:

Рассмотрим Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 147). Пусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТак как Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголимеем уравнение: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Ответ. 6 см, 3 см.

Пример №13

Медиана равнобедренного треугольника, проведенная к основанию, равна 24 см, а боковая сторона относится к основанию как 3 : 2. Найдите радиус окружности, вписанной в треугольник.

Решение:

Пусть в треугольнике Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголмедиана (рис. 148).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголявляется также высотой и биссектрисой. Поскольку точка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— центр вписанной окружности — является точкой пересечения биссектрис треугольника, то Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— радиус окружности.

Учитывая, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголобозначим Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТак как Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— середина Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— биссектриса треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпоэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголИмеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Применение подобия треугольников к решению задач

Рассмотрим некоторые интересные свойства геометрических фигур, которые легко получить из подобия треугольников, и применим подобие к решению практических задач.

1. Пропорциональность отрезков хорд.

Теорема 1 (о пропорциональности отрезков хорд). Если хорды Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол и Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол пересекаются в точке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказательство:

Пусть хорды Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпересекаются в точке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 150). Рассмотрим Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголу которых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(как вертикальные), Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(как вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по двум углам), а значит, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следствие. Если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— центр окружности, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— ее радиус, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— хорда, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголгде Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказательство:

Проведем через точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголдиаметр Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 151). Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пример №14

AL — биссектриса треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДокажите формулу биссектрисы: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказательство:

Опишем около треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголокружность и продлим Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголдо пересечения с окружностью в точке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 152).

1) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(как вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по условию). Поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по двум углам).

2) Имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Но по теореме о пропорциональности отрезков хорд:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2. Пропорциональность отрезков секущей и касательной.

Теорема 2 (о пропорциональности отрезков секущей и касательной). Если из точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголлежащей вне круга, провести секущую, пересекающую окружность в точках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол и Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи касательную Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголгде Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол — точка касания, то Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказательство:

Рассмотрим рис. 153. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(как вписанный угол), Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, то

есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПоэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по двум углам),

значит, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следствие 1. Если из точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпровести две секущие, одна из которых пересекает окружность в точках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола другая — в точках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Так как по теореме каждое из произведений Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравно Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто следствие очевидно.

Следствие 2. Если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— центр окружности, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— ее радиус, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— касательная, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— точка касания, то Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголгде Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказательство:

Проведем из точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголчерез центр окружности Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголсекущую (рис. 154), Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— точки ее пересечения с окружностью. Тогда по теореме:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголно Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпоэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3. Измерительные работы на местности.

Предположим, что нам необходимо измерить высоту некоторого предмета, например высоту ели Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 155). Для этого установим на некотором расстоянии от ели жердь Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголс планкой, которая вращается вокруг точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголНаправим планку на верхнюю точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголели, как показано на рисунке 155. На земле отметим точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв которой планка упирается в поверхность земли.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Рассмотрим Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголу них общий, поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по острому углу).

Тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Если, например, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

4. Задачи на построение.

Пример №15

Постройте треугольник по двум углам и медиане, проведенной из вершины третьего угла.

Решение:

На рисунке 156 изображены два данных угла и данный отрезок. Построим треугольник, у которого два угла соответственно равны двум данным углам, а медиана, проведенная из вершины третьего угла, равна данному отрезку.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

1) Строим некоторый треугольник, подобный искомому. Для этого построим произвольный треугольник Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголу которого углы Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны данным (рис. 157).

2) Проводим медиану Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтреугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи откладываем на прямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголотрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравный данному.

3) Через точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпроводим прямую, параллельную Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОна пересекает стороны угла Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв некоторых точках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 157).

4) Так как Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголЗначит, два угла треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны данным.

Докажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— середина Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по двум углам). Поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по двум углам). Поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Получаем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголНо Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(по построению), поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— медиана треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи треугольник Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— искомый.

Видео:Углы при параллельных прямыхСкачать

Углы при параллельных прямых

Подобие треугольников

Геометрия владеет двумя сокровищами: одно из них — это теорема Пифагора, а второе — деление отрезка в среднем и крайнем отношении. Первое можно сравнить с мерой золота, а второе больше напоминает драгоценный камень.

Иоганн Кеплер, немецкий астроном и математик

В этой главе вы начнете знакомиться с подобием фигур. Отношение подобия является одной из важнейших характеристик евклидовой геометрии. Проявления подобия часто встречаются и в повседневной жизни. Например, авиамодели самолетов подобны реальным машинам, а репродукции классических картин подобны оригиналам.

В основе теории подобия лежит обобщение теоремы Фалеса. Благодаря свойствам подобных треугольников устанавливаются важные геометрические соотношения. В частности, с помощью подобия будет доказана знаменитая теорема Пифагора. Правда, такое доказательство не является классическим, ведь во времена Пифагора некоторые геометрические факты, которые мы будем рассматривать, еще не были открыты. Но сегодня даже обычный школьник может овладеть знаниями, неизвестными великому Пифагору.

Определение подобных треугольники

Обобщенная теорема Фалеса

Напомним некоторые понятия, связанные с делением и пропорциями, которые понадобятся нам для дальнейших рассуждений.

Отношением отрезков длиной Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголназывается частное их длин, т.е. число Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Иначе говоря, отношение Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпоказывает, сколько раз отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи его части укладываются в отрезке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДействительно, если отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпринять за единицу измерения, то данное отношение будет равняться длине отрезка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Отрезки длиной Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпропорциональны отрезкам длиной Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголесли Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Например, отрезки длиной 8 см и 12 см пропорциональны отрезкам длиной 10 см и 15 см, поскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Сформулируем обобщенную теорему Фалеса для неравных отрезков, которые отсекаются параллельными прямыми на сторонах угла.

Теорема (о пропорциональных отрезках)

Параллельные прямые, пересекающие стороны угла, отсекают на сторонах этого угла пропорциональные отрезки: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Утверждение теоремы иллюстрирует рисунок 90.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Приведем рассуждения, на которых основывается доказательство этой теоремы.

Отношение Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпоказывает, сколько раз отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголукладывается в отрезке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола отношение Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголсколько раз отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголукладывается в отрезке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТеорема Фалеса устанавливает соответствие между процессами измерения отрезков Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДействительно, прямые, параллельные Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол«переводят» равные отрезки на одной стороне угла в равные отрезки на другой его стороне: отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол«переходит» в отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголдесятая часть отрезка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— в десятую часть отрезка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи т.д. Поэтому если отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголукладывается в отрезке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголраз, то отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголукладывается в отрезке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтакже Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголраз.

Полное доказательство этой теоремы представлено в Приложении 1.
Замечание.
Поскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи следствие данной теоремы можно записать в виде Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголНа такое равенство мы также будем ссылаться как на теорему о пропорциональных отрезках.

Пример №16

Даны отрезки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПостройте отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Решение:

Построим произвольный неразвернутый угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи отложим на одной его стороне отрезки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола на другой стороне — отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 91).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Проведем прямую Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи прямую, которая параллельна Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпроходит через точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи пересекает другую сторону угла в точке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПо теореме о пропорциональных отрезках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголСледовательно, отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— искомый.

Заметим, что в задаче величина Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголявляется четвертым членом пропорции Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПоэтому построенный отрезок называют четвертым пропорциональным отрезком.

Вычисление подобных треугольников

Равные фигуры представляются в нашем воображении как фигуры, имеющие одинаковую форму и одинаковые размеры. Но в повседневной жизни часто встречаются вещи, у которых одинаковая форма, но разные размеры: например, чайное блюдце и тарелка, одинаковые модели обуви разных размеров и т. п. В геометрии фигуры одинаковой формы принято называть подобными. Например, подобными друг другу являются любые два квадрата, любые две окружности. Введем для начала понятие о подобных треугольниках. Определение

Два треугольника называются подобными, если углы одного из них соответственно равны углам другого и соответствующие стороны этих треугольников пропорциональны.

На рисунке 92 изображены подобные треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Подобие этих треугольников кратко обозначают так: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголВ этой записи, как и в записи равенства треугольников, названия треугольников будем записывать так, чтобы вершины равных углов указывались в порядке соответствия. Это означает:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Число Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравное отношению соответствующих сторон подобных треугольников, называют коэффициентом подобия.

Очевидно, что два равных треугольника являются подобными с коэффициентом подобия 1.

Опорная задача

Отношение периметров подобных треугольников равно коэффициенту подобия. Докажите.

Решение:

Пусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголс коэффициентом подобия Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголЭто означает, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголт.е. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголИмеем:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Отметим также, что отношение соответствующих линейных элементов (медиан, биссектрис, высот и т.п.) подобных треугольников равно коэффициенту подобия. Докажите это самостоятельно.

Подобие треугольников по двум углам

Для доказательства подобия двух треугольников, как и для доказательства их равенства, не обязательно проверять все соотношения сторон и углов согласно определению — достаточно проверить лишь некоторые из них. Какие именно? Ответ на этот вопрос дают три признака подобия треугольников.

Теорема (признак подобия треугольников по двум углам)

Если два угла одного треугольника соответственно равны двум углам другого треугольника, то такие треугольники подобны.

Пусть даны треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв которых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, (рис. 99).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Докажем подобие этих треугольников. Из теоремы о сумме углов треугольника очевидно следует, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтложим на луче Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголотрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравный Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи проведем прямую Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпараллельную Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголкак соответственные углы при параллельных прямых, поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо второму признаку, откуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПо теореме о пропорциональных отрезках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголследовательно Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголАналогично доказываем что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТаким образом по определению подобных треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТеорема доказана.

Пример №17

Точка пересечения диагоналей трапеции делит одну из них на отрезки длиной 4 см и 7 см. Меньшее основание трапеции равно 8 см. Найдите среднюю линию трапеции.

Решение:

Пусть в трапеции Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголдиагонали пересекаются в точке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 100).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Рассмотрим треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголВ них углы при вершине Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны как вертикальные, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголкак внутренние накрест лежащие при параллельных прямых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи секущей Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо двум углам. Отсюда следует, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПо скольку по условию Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголзначит, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Средняя линия трапеции равна полусумме ее основании, т.е. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Ответ: 11 см.

Подобие треугольников по двум сторонам и углу между ними

Теорема (признак подобия треугольников по двум сторонам и углу между ними)

Если две стороны одного треугольника пропорциональны двум сторонам другого треугольника и углы, образованные этими сторонами, равны, то такие треугольники подобны.

Пусть даны треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв которых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 101).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Докажем подобие этих треугольников. Отложим на луче Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголотрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравный Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи проведем прямую Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпараллельную Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголкак соответственные углы при параллельных прямых, поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо двум углам. Отсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола поскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо первому признаку равенства треугольников, следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо двум углам. Теорема доказана.

Пример №18

Прямая, пересекающая стороны Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтреугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголделит каждую из них в отношении Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголначиная от вершины Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДокажите, что эта прямая параллельна Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Решение:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пусть прямая Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпересекает стороны Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтреугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв точках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголсоответственно (рис. 102). Поскольку по условию задачи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобны по двум сторонам и углу между ними. Из подобия треугольников следует, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголНо эти углы являются соответственными при прямых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи секущей Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголСледовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо признаку параллельности прямых.

Подобие треугольников по трем сторонам

Теорема (признак подобия треугольников по трем сторонам)

Если три стороны одного треугольника пропорциональны трем сторонам другого треугольника, то такие треугольники подобны.

Пусть в треугольниках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 103).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Докажем подобие этих треугольников. Как и в предыдущих теоремах, отложим на луче Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголотрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравный отрезку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи проведем прямую Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпараллельную Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголкак соответственные углы при параллельных прямых, поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо двум углам. Отсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола поскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголУчитывая, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголимеем Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголАналогично доказываем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо третьему признаку равенства треугольников, следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо двум углам. Теорема доказана.

Таким образом, для доказательства всех трех признаков подобия треугольников использован один и тот же подход, а доказательство каждого из признаков подобия основывается на соответствующем признаке равенства треугольников.

В ходе доказательства признаков подобия треугольников мы показали также, что прямая, которая параллельна стороне треугольника и пересекает две другие стороны, отсекает от данного треугольника подобный.

Видео:7 класс, 11 урок, Смежные и вертикальные углыСкачать

7 класс, 11 урок, Смежные и вертикальные углы

Подобие прямоугольных треугольников

Признаки подобия прямоугольных треугольников:

Признаки подобия прямоугольных треугольников являются следствиями соответствующих признаков подобия произвольных треугольников. Наиболее важным признаком подобия прямоугольных треугольников является следующий.

Если два прямоугольных треугольника имеют по равному острому углу, то такие треугольники подобны.

Действительно, поскольку в прямоугольном треугольнике один угол прямой, этот признак следует из признака подобия треугольников по двум углам.

Другие признаки подобия прямоугольных треугольников сформулируйте и докажите самостоятельно (задачи № 395, 413).

Пример №19

В треугольнике Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголс острым углом Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпроведены высоты Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 110). Докажите, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Решение:

Рассмотрим прямоугольные треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПоскольку они имеют общий острый угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголони подобны. Из этого следует, что соответствующие катеты и гипотенузы этих треугольников пропорциональны, т.е. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Рассмотрим теперь треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголУ них также общий угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, а по только что доказанному стороны, прилегающие к этому углу, пропорциональны. Следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо двум пропорциональным сторонам и углу между ними.

Пропорциональные отрезки в прямоугольном треугольнике

Подобие треугольников позволяет установить ряд соотношений между длинами некоторых отрезков в треугольнике и окружности (такие соотношения называют метрическими). Сначала введем несколько вспомогательных понятий.

Отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголназывается средним пропорциональным между отрезками Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголесли Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

В прямоугольном треугольнике Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголс катетами Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи гипотенузой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпроведем высоту Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи обозначим ее Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 111).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Отрезки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголна которые эта высота делит гипотенузу, называют проекциями катетов на гипотенузу. Проекции катетов Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголна гипотенузу Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголобозначают Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголсоответственно.

Теорема (метрические соотношения в прямоугольном треугольнике) В прямоугольном треугольнике:

1) высота, проведенная к гипотенузе, является средним пропорциональным между проекциями катетов на гипотенузу:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2) катет является средним пропорциональным между гипотенузой и его проекцией на гипотенузу:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3) высота, проведенная к гипотенузе, равна произведению катетов, деленному на гипотенузу:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

По признаку подобия прямоугольных треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(у этих треугольников общий острый угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(у этих треугольников общий острый угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(острые углы этих треугольников равны острым углам треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголИз подобия треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголимеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголАналогично из подобия треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголполучаем Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголИ наконец, из подобия треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголимеем Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТеорема доказана.

В ходе доказательства теоремы мы установили интересный факт: высота прямоугольного треугольника делит его на два подобных треугольника, каждый из которых подобен данному треугольнику. Среди всех видов треугольников такое свойство имеет лишь прямоугольный.

Пример №20

Найдите периметр прямоугольного треугольника, в котором катет равен 15 см, а его проекция на гипотенузу равна 9 см.

Решение:

Пусть в треугольнике Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 112).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Из метрического соотношения в треугольнике Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголполучаем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголИз соотношения Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголимеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголоткуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголСледовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Ответ: 60 см.

Теорема Пифагора и ее следствия

Сформулируем и докажем одну из важнейших теорем геометрии — теорему Пифагора.

Теорема (Пифагора)

В прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Согласно доказанным метрическим соотношениям в прямоугольном треугольнике с катетами Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи гипотенузой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 117) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Складывая эти равенства почленно, имеем:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Соотношение между катетами и гипотенузой прямоугольного треугольника было известно задолго до Пифагора. Но именно Пифагору удалось доказать его, опираясь на понятие площади (к этому доказательству мы вернемся в следующей главе). Всего же на сегодня известно более 150 способов доказательства теоремы Пифагора. С некоторыми из них вы сможете познакомиться в п. 18.3.

Доказательство, которое мы рассмотрели, является по сути алгебраическим. Собственно, важность теоремы Пифагора заключается, в частности, в том, что она значительно расширяет возможности применения алгебры в геометрии.

С ее помощью можно найти любую сторону прямоугольного треугольника, зная две другие стороны. Например, если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Теорема Пифагора позволяет использовать для решения геометрических задач и другие алгебраические приемы, например составление уравнений.

Пример №21

Стороны треугольника равны 13 см, 20 см и 21 см. Найдите высоту треугольника, проведенную к наибольшей стороне.

Решение:

Пусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— высота треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв котором Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 118).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Поскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— наибольшая сторона треугольника, то точка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголлежит на этой стороне (докажите это самостоятельно). Примем длину отрезка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравной Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголсм, тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПо теореме Пифагора из прямоугольного треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголимеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола из прямоугольного треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголимеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголт.е. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПриравнивая два выражения для Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголполучаем:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Таким образом, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Тогда из треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо теореме Пифагора имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Ответ: 12 см.

Теорема, обратная теореме Пифагора

Наряду с теоремой Пифагора не менее важной является обратная теорема. Эту теорему можно рассматривать как признак прямоугольного треугольника.

Теорема (обратная теореме Пифагора)

Если сумма квадратов двух сторон треугольника равна квадрату третьей стороны, то такой треугольник прямоугольный: если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пусть в треугольнике Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 119, а) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДокажем, что угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпрямой. Рассмотрим прямоугольный треугольник Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголс прямым углом Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв котором Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 119, б). По теореме Пифагора Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола с учетом равенства двух сторон рассматриваемых треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо трем сторонам, откуда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Из доказанной теоремы, в частности, следует, что треугольник со сторонами 3, 4 и 5 — прямоугольный: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОб этом знали еще древние египтяне: для построения прямых углов на местности они делили бечевку на 12 равных частей, связывали ее концы, а потом с помощью кольев натягивали ее так, чтобы получился прямоугольный треугольник (рис. 120). Именно поэтому прямоугольные треугольники со сторонами, пропорциональными числам 3, 4 и 5, называют египетскими треугольниками. Вообще, тройки чисел Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголдля которых выполняется равенство Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпринято называть пифагоровыми тройками, а треугольники, длины сторон которых являются пифагоровыми тройками,— пифагоровыми треугольниками. Попробуйте самостоятельно составить несколько пифагоровых троек чисел (поможет в этом решение задачи № 443).

Перпендикуляр и наклонная

Пусть точка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголне лежит на прямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— перпендикуляр к этой прямой (рис. 121). Любой отрезок, соединяющий точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголс точкой прямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи не совпадающий с перпендикуляром, называют наклонной к прямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголНа рисунке 121 отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— наклонная к прямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголточка Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— основание наклонной. При этом отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпрямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголограниченный основаниями перпендикуляра и наклонной, называют проекцией наклонной Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголна данную прямую.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Понятия наклонной и ее проекции взаимосвязаны с понятием перпендикуляра к прямой: невозможно указать проекцию данной наклонной, не построив перпендикуляр. Очевидно, что перпендикуляр и наклонная, проведенные из одной точки, вместе с проекцией наклонной образуют прямоугольный треугольник, в котором наклонная является гипотенузой.

Сформулируем свойства перпендикуляра, наклонных и проекций.

Пусть из одной точки к прямой проведены перпендикуляр и наклонные. Тогда:

  1. любая наклонная больше перпендикуляра и больше своей проекции на данную прямую (рис. 122, а):
  2. равные наклонные имеют равные проекции, и наоборот: если проекции двух наклонных равны, то равны и сами наклонные (рис. 122, б);
  3. большая наклонная имеет большую проекцию, и наоборот: из двух наклонных больше та, которая имеет большую проекцию (рис. 122, в).

Все эти свойства следуют из теоремы Пифагора (самостоятельно объясните почему). Но некоторые из них можно также получить и из других свойств прямоугольного треугольника.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Видео:ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПРЯМЫЕ. §13 геометрия 7 классСкачать

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПРЯМЫЕ. §13 геометрия 7 класс

Применение подобия треугольников

Свойство биссектрисы треугольника

Теорема (свойство биссектрисы треугольника)

Биссектриса треугольника делит противолежащую сторону на отрезки, пропорциональные прилежащим к ним сторонам.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

По данным рисунка 123 это означает, что

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— биссектриса треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДокажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

В случае, если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголутверждение теоремы очевидно, поскольку биссектриса Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголявляется одновременно и медианой. Рассмотрим случай, когда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Проведем перпендикуляры Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголк прямой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 124). Прямоугольные треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобны, поскольку их острые углы при вершине Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны как вертикальные. Из подобия этих треугольников имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

С другой стороны, прямоугольные треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтакже подобны, поскольку имеют равные острые углы при вершине Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтсюда следует что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Сравнивая это равенство с предыдущем Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголчто и требовалось доказать.

Пример №22

Найдите периметр прямоугольного треугольника, если его биссектриса делит гипотенузу на отрезки длиной 15 см и 20 см.

Решение:

Пусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— биссектриса прямоугольного треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголс гипотенузой Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 125).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

По свойству биссектрисы треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Тогда если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи по теореме Пифагора имеем:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

тогда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Ответ: 84 см.

Метрические соотношения в окружности

Теорема (о пропорциональности отрезков хорд)

Произведения отрезков пересекающихся хорд равны.

По данным рисунка 126 это означает, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пусть хорды Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпересекаются в точке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПроведем хорды Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТреугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобны по двум углам: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголкак вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу, а углы при вершине Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны как вертикальные. Из подобия треугольников следует, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголт.е. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Теорема (о пропорциональности отрезков секущей и касательной)

Произведение секущей на ее внешнюю часть равно квадрату отрезка касательной, проведенной из той же точки.

По данным рисунка 127 это означает, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пусть из точки Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголк окружности проведены секущая, которая пересекает окружность в точках Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи касательная Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— точка касания). Проведем хорды Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТреугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобны по двум углам: у них общий угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угола углы Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголизмеряются половиной дуги Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(см. опорную задачу № 230). Следовательно, из подобия треугольников получаем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголт.е. Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следствие

Произведение секущей на ее внешнюю часть для данной окружности и точки вне ее постоянно.

По данным рисунка 128 это означает, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Метод подобия

Подобие треугольников дает ключ к решению задач на доказательство и вычисление, которые содержат соотношения между произведениями некоторых отрезков. Для этого соответствующие равенства превращают в пропорции, благодаря которым можно доказать подобие соответствующих треугольников.

Пример №23

Диагонали четырехугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпересекаются в точке Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДокажите, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Решение:

Перепишем данное равенство в виде пропорции Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголЭлементы этой пропорции являются соответствующими сторонами треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 129). Поскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголкак вертикальные, то эти треугольники подобны по двум пропорциональным сторонам и углу между ними поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголНо углы Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголвнутренние накрест лежащие при прямых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи секущей Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголСледовательно, по признаку параллельности прямых Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Подобие треугольников может использоваться не только как инструмент геометрических доказательств или вычислений, но и как средство для решения задач на построение. Метод подобия для решения задач на построение заключается в построении вспомогательной фигуры, подобной искомой.

Пример №24

Постройте треугольник по двум углам и биссектрисе, проведенной из вершины третьего угла.

Решение:

Анализ

Обратим внимание на то, что два данных угла (пусть они равны Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголопределяют форму искомого треугольника, а длина данной биссектрисы (пусть она равна Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— его размеры.

При этом искомый треугольник будет подобен любому треугольнику с углами Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтсюда следует план построения: строим сначала произвольный треугольник с углами Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпроводим в нем биссектрису и, пользуясь подобием треугольников, строим искомый треугольник (рис. 130).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Построение:

1.Построим треугольник Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв котором Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2.Построим биссектрису угла Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3.Отложим на построенной биссектрисе отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

4.Проведем через точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпрямую, параллельную Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголПусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— точки ее пересечения со сторонами угла Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголТреугольник Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголискомый.

Поскольку по построению Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголкак соответственные углы при параллельных прямых. Значит, в треугольнике Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— биссектриса и Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо построению, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Исследование

Задача имеет единственное решение при условии Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи ни одного, если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Итак, при решении задач на построение методом подобия следует придерживаться следующего плана.

1. Выделить из условий задачи те, которые определяют форму искомой фигуры.

2. Построить по этим данным фигуру, подобную искомой.

3. Используя условия задачи, определяющие размеры искомой фигуры, построить эту фигуру.

Среди задач на построение, связанных с подобием, одной из наиболее интересных является задача деления отрезка на две части таким образом, чтобы одна из них была средним пропорциональным между второй частью и всем отрезком. Такое деление отрезка называют делением в среднем и крайнем отношениях, или золотым сечением. Подробнее о таком делении вы можете узнать в Приложении 2.

Видео:7 класс, 30 урок, Углы с соответственно параллельными или перпендикулярными сторонамиСкачать

7 класс, 30 урок, Углы с соответственно параллельными или перпендикулярными сторонами

Справочный материал по подобию треугольников

Теорема о пропорциональных отрезках

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Параллельные прямые, пересекающие стороны угла, отсекают на сторонах этого угла пропорциональные отрезки:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Подобие треугольников

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол
Два треугольника называются подобными, если углы одного из них соответственно равны углам другого и соответствующие стороны этих треугольников пропорциональны

ПРИЗНАКИ ПОДОБИЯ ТРЕУГОЛЬНИКОВ

Признак подобия треугольников по двум углам

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Если два угла одного треугольника соответственно равны двум углам другого треугольника, то такие треугольники подобны

Признак подобия треугольников по двум сторонам и углу между ними

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Если две стороны одного треугольника пропорциональны двум сторонам другого треугольника и углы, образованные этими сторонами, равны, то такие треугольники подобны

Признак подобия треугольников по трем сторонам

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Если три стороны одного треугольника пропорциональны трем сторонам другого треугольника, то такие треугольники подобны

Признак подобия прямоугольных треугольников

Если два прямоугольных треугольника имеют по равному острому углу, то такие треугольники подобны

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Метрические соотношения в прямоугольном треугольнике

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Высота, проведенная к гипотенузе, является средним пропорциональным между проекциями катетов на гипотенузу: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Катет является средним пропорциональным между гипотенузой и его проекцией на гипотенузу: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Высота, проведенная к гипотенузе, равна произведению катетов, деленному на гипотенузу: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Теорема Пифагора и ее следствия

Теорема Пифагора

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

В прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Теорема, обратная теореме Пифагора

Если сумма квадратов двух сторон треугольника равна квадрату третьей стороны, то такой треугольник прямоугольный:

если Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Перпендикуляр и наклонная

Пусть из одной точки к прямой проведены перпендикуляр и наклонные. Тогда:

  • любая наклонная больше перпендикуляра и больше своей проекции на данную прямую
  • равные наклонные имеют равные проекции, и наоборот: если проекции двух наклонных равны, то равны и сами наклонные
  • большая наклонная имеет большую проекцию, и наоборот: из двух наклонных больше та, которая имеет большую проекцию

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Свойство биссектрисы треугольника

Биссектриса треугольника делит противолежащую сторону на отрезки, пропорциональные двум другим сторонам:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Метрические соотношения в окружности

Произведения отрезков пересекающихся хорд равны:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Произведение секущей на ее внешнюю часть равно квадрату отрезка касательной, проведенной из той же точки:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Произведение секущей на ее внешнюю часть для данной окружности и точки вне ее постоянно:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Теории подобия треугольников посвящен шестой раздел «Начал» Евклида. Интересно, что, например, в геометрии Лобачевского не существует подобных треугольников, которые не были бы равны. Оказывается, что аксиома параллельных прямых в евклидовой геометрии равносильна предположению о существовании подобных, но неравных треугольников. Центральное место в евклидовой геометрии занимает теорема Пифагора. Пифагор Самосский (ок. 580-500 гг. до н. э.) долгое время жил в Египте Евклид и Вавилоне, потом поселился в городе Кротон (греческая

колония на юге Италии) и основал там так называемый пифагорийский союз. Считается, что именно от пифагорейцев происходит слово «математика» (греческое «матема» означает «наука», «познание»). Свойства треугольника со сторонами 3, 4 и 5 были известны древним египтянам и китайским ученым. Пифагор начал исследовать другие прямоугольные треугольники с целочисленными сторонами. Рассмотрев равнобедренный прямоугольный треугольник с единичными катетами, он увидел, что длина его гипотенузы не выражается целым числом — так были открыты иррациональные числа. Вскоре Пифагору удалось доказать, что сумма площадей квадратов, построенных на катетах прямоугольного треугольника, равна площади квадрата, построенного на гипотенузе,— именно так выглядела теорема Пифагора в классической формулировке. По легенде, в честь своего открытия он принес богам в жертву сто быков.

Сегодня нельзя с уверенностью сказать, какие из открытий пифагорейцев принадлежат самому Пифагору, а какие — его ученикам. Вообще, школа Пифагора существовала достаточно закрыто и обособленно от общества. Это породило ненависть к пифагорейцам, и школа была разгромлена, а сам Пифагор вынужден был спасаться бегством, но в дороге был убит. После смерти Пифагора его ученики разбрелись по всей Греции и стали распространять его учение, которое дошло и до наших дней.

Пифагорейский союз был одновременно и философской школой, и научным сообществом, и религиозным братством, и даже политической партией. Исследования пифагорейцев охватывали и арифметику, и философию, и музыку, и астрономию.

Подробно о подобных треугольниках

Вы знаете, что в равных треугольниках равны соответственные стороны и углы. Посмотрите на рисунок 243. Углы Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравны соответственным углам Δ ABC: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол. Но стороны Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголв два раза больше соответственных сторон Δ ABC: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол. Следовательно, треугольник Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголне равен треугольнику ABC. Треугольники Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи ABC — подобные.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Поскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол= 2АВ, составим отношение этих сторон: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Аналогично получим: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол. Каждое из этих отношений равно числу 2. Следовательно, их можно приравнять: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Из этого двойного равенства составим три пропорции: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Именно поэтому говорят, что соответственные стороны подобных треугольников пропорциональны. Их называют сходственными.

Два треугольника называются подобными, если в них соответственные углы равны, а сходственные стороны пропорциональны.

Число, которому равно отношение сходственных сторон подобных треугольников, называется коэффициентом подобия. Его обозначают буквой h.

Записываем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголи говорим: «Треугольник Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобен треугольнику ABC*. Знак Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголзаменяет слово «подобный». Если коэффициент подобия треугольников известен, то записываем:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Для подобных треугольников, как и для равных треугольников, имеет значение порядок записи вершин. Для треугольников на рисунке 243 запись Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— неверна.

Пример №25

Два треугольника на рисунке 244 подобны. Найдите длину их неизвестных сторон.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Решение:

В данных треугольниках: ے A = ے ,N ےB = ے K, ے C= ے P. Составим отношение сходственных сторон: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Подставим известные длины сторон: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Приравняем первое и третье отношения, а затем — второе и третье.

Получаем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, отсюда АВ = 5,6 см; Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Для того чтобы составить отношение сходственных сторон подобных треугольников:

  1. определите соответственно равные углы треугольников;
  2. выясните, какие их стороны являются сходственными;
  3. запишите равенство трёх дробей, в их числителях — стороны одного треугольника, а в знаменателях — сходственные стороны другого.

Может ли коэффициент подобия быть равным 1? Да, может. В этом случае подобные треугольники имеют равные стороны, следовательно, они равны.

Равенство треугольников — это частный случай подобия треугольников с коэффициентом k = 1.

Пример №26

Отношение периметров подобных треугольников равно отношению их сходственных сторон. Докажите это.

Решение:

Пусть треугольники АВС и Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 245) подобны с коэффициентом k.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Докажем, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Поскольку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголто Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Запишем периметры подобных треугольников АВС и Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

1. Слово «подобный» означает «имеющий общие черты с кем-либо, чем-либо; похожий на кого-либо, что-либо». Этот термин часто используют в быту, науке, производстве. Например, эскиз треугольной косынки в масштабе 1: 10 и её выкройка в натуральную величину — это подобные треугольники. А вот выкройка и сама косынка — равные треугольники.

2. Древнегреческие математики вместо термина «подобный» употребляли слово «похожий». В отечественной математической литературе русский термин «подобие» используется с 1739 г. Знак ввёл в 1679 г. немецкий математик Готфрид Лейбниц (1646 — 1716).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

3. На рисунке 246 вы видите подобные треугольники АВС и НТР. Они расположены так, что их стороны параллельны, а прямые АН, ВТ и CP, проходящие через соответственные вершины, пересекаются в одной точке О. Говорят, что такие подобные треугольники ABC и НТР имеют перспективное расположение.

Понятие перспективы известно с древности, но собственно научная теория начинает интенсивно развиваться только в эпоху Возрождения. Посредством перспективы художники достигали эффекта объёмности своих холстов. Первым, кому это удалось сделать, был выдающийся флорентийский художник Джотто ди Бон-доне (1266 — 1337). Одновременно начинается поиск научных основ перспективы. Здесь первенство принадлежит также флорентийцу Филиппо Брунеллески (1377 — 1446). Учение о перспективе развивали и активно использовали в своём творчестве выдающиеся художники Леонардо да Винчи (Италия, 1452 — 1519), Альбрехт Дюрер (Германия, 1471 — 1528) и другие. Со временем из первых геометрических ростков учения о перспективе возникла новая наука — проективная геометрия. Её основателем был французский геометр, архитектор и инженер Жерар Дезарг (1591 — 1661), а развил до уровня стройной математической теории французский математик Жан Виктор Понселе (1788 — 1867).

Обобщённая теорема Фалеса

В теореме Фалеса утверждается, что параллельные прямые отсекают на сторонах угла соответственно равные отрезки. Обобщённым является случай, когда параллельные прямые отсекают на сторонах угла пропорциональные отрезки (рис. 253). Соответствующая теорема называется обобщённой теоремой Фалеса. Приведём её без доказательства.

Теорема (обобщённая теорема Фалеса). Параллельные прямые, пересекающие стороны угла, отсекают на его сторонах пропорциональные отрезки.

Обобщённую теорему Фалеса иначе называют теоремой о пропорциональных отрезках.

Следствие. Прямая, параллельная любой стороне треугольника, отсекает от него подобный треугольник.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Действительно, в треугольниках ABC и MNC (рис. 254) общий угол С. Его пересекают параллельные прямые АВ и MN. С секущей АС они образуют равные соответственные углы CAB и CMN. Третьи углы треугольников также равны. Докажем пропорциональность сторон треугольников.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Из обобщенной теоремы Фалеса, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Проводим прямую NK || АС, аналогично получаем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол. Но КА = MN, поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Итак, в треугольниках ABC и MNC соответственные углы равны, а сходственные стороны пропорциональны: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол‘ Данные треугольники подобны по определению.

Для того чтобы доказать подобие треугольников:

  1. докажите равенство соответственных углов данных треугольников;
  2. докажите пропорциональность сходственных сторон данных треугольников;
  3. сделайте вывод: треугольники подобны по определению.

1. Может возникнуть вопрос: Как доказать обобщённую теорему Фалеса? Разделим отрезок АВ на п равных отрезков (рис. 255).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пусть длина каждого из них равна d. Тогда АВ = dn. Отложим от точки В на луче ВМ отрезки длиной d. Через все точки деления проведём прямые, параллельные ВС. Из теоремы Фалеса следует, что эти прямые отсекают равные отрезки и на стороне АС данного угла. Обозначим их длины Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголНа отрезке АС их будет одинаковое количество п, поэтому АС = Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголn. Пусть на отрезке ВМ помещается целое количество m таких отрезков (рис. 255). На отрезке CN их также будет m. Тогда ВМ = dm, a CN = Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголm. Найдём отношение отрезков на двух сторонах угла:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Мы видим, что два отношения равны одному и тому же числу Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следовательно, их можно приравнять: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Пусть на отрезке ВМ помещаются т отрезков длиной dn остаётся отрезок меньшей длины, чем d (рис. 256). Это означает, что отрезок из m частей длиной d меньше отрезка ВМ, а отрезок из m + 1 частей длиной d — больше этого отрезка. Пришли к неравенству: dm ے А = ے Ау Тогда стороны АВ и АС будут лежать соответственно на лучах Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол. Прямые ВС и Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголcообразуют с секущей Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголравные соответственные углы: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголИз признака параллельности прямых следует, что, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

По следствию из обобщённой теоремы Фалеса, прямая ВС параллельная стороне Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, отсекает от треугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобный треугольник. Поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следствие. Равносторонние треугольники подобны. Действительно, в равносторонних треугольниках все углы — по 60′. Поэтому треугольники подобны по двум углам.

Пример №27

В трапеции ABCD диагонали АС и BD пересекаются в точке О (рис. 274). Докажите, что ∆АОВ

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Решение:

Рассмотрим треугольники АОВ и COD. В них: ے АОВ = ے COD как вертикальные, ے ОАВ = ے OCD как внутренние разносторонние при параллельных прямых АВ и CD и секущей АС. Следовательно, ∆АОВ

∆COD по двум углам.

Для того чтобы доказать подобие двух треугольников:

  1. выделите их на рисунке;
  2. докажите равенство двух пар соответственных углов;
  3. сделайте вывод: треугольники подобны по двум углам.

1. На свойствах подобных треугольников базируется принцип построения номограммы — специального чертежа, при помощи которого, не выполняя расчётов, можно найти корни некоторого уравнения. Рассмотрим задачу.

Пример №28

К заданному отрезку АВ в его концах и с М одной стороны от него проведены два перпендикуляра AM = а и BN = by а также отрезки MB и NA, пересекающиеся в точке О. Расстояние от О до АВ равно х. Найдите зависимость х от а и b.

Решение:

Пусть точка К (рис. 275) — основание перпендикуляра, проведённого из точки О к прямой АВ. По условию задачи, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол. Тогда:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Получили уравнение, выражающее искомую зависимость. Для его приближённого решения можно на листе в клеточку или миллиметровой бумаге построить (аналогично рис. 275) отрезки о и b заданной длины и измерить расстояние х— это и будет искомый корень уравнения. Такие номограммы можно использовать в задачах по физике, в частности в разделе «Оптика».

Второй и трети и признаки подобия треугольников

Вы уже знаете, что равенство треугольников можно установить по двум сторонам и углу между ними либо по трём сторонам. Признаки подобия треугольников аналогичны. Но в данном случае нужно определить не равенство, а пропорциональность соответственных сторон двух треугольников.

Теорема (признак подобия треугольников по двум сторонам и углу между ними).

Если две стороны одного треугольника пропорциональны двум сторонам другого треугольника и углы, образованные этими сторонами, равны, то такие треугольники подобны.

Дано: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказать: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказательство. Пусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол. Отложим на стороне Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголтреугольника Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголотрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол= АВ = с (рис. 288). Через точку В2 проведём прямую Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголИмеем треугольник Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, который по следствию из теоремы Фалеса, подобен треугольнику Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол.

Следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Подставим в эту пропорцию известные длины сторон и сократим полученные дроби.

Имеем: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол. Отсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголИз равенства треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголподобия треугольников Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголследует, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол.

Пример №29

В каждом из треугольников ABC и /?5Г(рис. 291) медиана, проведённая к большей стороне, равна половине этой стороны. Подобны ли заданные треугольники, если АС = 9, АК= 7,5, RT = б, MR = 5?

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Решение:

Медианы СK и ТМ отсекают от треугольников АВС и RSТсоответственно ∆АСК и ∆RTM. В каждом из них известны три стороны: АС= 9, АК= КС— 7,5; RT= 6, RM= МТ= 5.

Выясним, пропорциональны ли сходственные стороны этих треугольников: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следовательно, AACK ARTM по трём сторонам. Из подобия этих треугольников следует, что ے A = ے R.

Рассмотрим ∆АВС и ∆RST. У них: ے A= ے R, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

∆RSTno двум сторонам и углу между ними.

Решая задачи, помните:

  1. если на рисунке нет нужной пары треугольников, то для их получения проведите вспомогательные отрезки;
  2. иногда необходимо доказать подобие нескольких треугольников.

1. Вы, наверное, заметили, что признаки подобия и признаки равенства треугольников имеют много общего.

Пользуясь таблицей 19, сформулируйте попарно признак равенства и признак подобия треугольников. Чем отличаются соответствующие признаки?

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

2. Используя признаки подобия треугольников, можно доказать, что точка пересечения высот треугольника Н, точка пересечения его медиан М и центр описанной окружности Олежат на одной прямой (рис. 292).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Эту прямую называют прямой Эйлера в честь великого математика XVIII в. Леонарда Эйлера (1707 — 1783). Он родился в Базеле (Швейцария), в 1727 — 1741 гг. работал в Петербурге, затем — в Берлине, а с 1766 г. — снова в Петербурге. С его работами связаны выдающиеся достижения во всех областях математики, в механике, физике, астрономии. Теорему о прямой, получившей его имя, Л. Эйлер сформулировал, доказал и опубликовал в 1765 г.

Применение подобия треугольников

Проведём высоту CD к гипотенузе ЛВ в прямоугольном треугольнике АБС (рис. 300). Она делит гипотенузу на отрезки AD и BD, которые называются проекциями катетов на гипотенузу.

Если стороны треугольника обозначены А малыми буквами (рис. 300), то проекции катетов а и b на гипотенузу с обозначают соответственно: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Существуют ли зависимости между проекциями катетов на гипотенузу и сторонами прямоугольного треугольника? Да, существуют.

Одна из этих зависимостей очевидна: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол. Другие зависимости требуют доказательства.

Отрезок x называется средним пропорциональным между отрезками а и b, если выполняется равенство а : х = х : b.

Из определения следует, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол. То есть квадрат среднего пропорционального между двумя отрезками равен произведению этих отрезков. В прямоугольном треугольнике можно выделить три средних пропорциональных: высоту, проведённую к гипотенузе, и оба катета.

Теорема (о средних пропорциональных в прямоугольном треугольнике).

В прямоугольном треугольнике:

  1. высота, проведённая к гипотенузе, является средним пропорциональным между проекциями катетов на гипотенузу;
  2. катет является средним пропорциональным между гипотенузой и его проекцией на гипотенузу.

Дано: ∆АСВ (рис. 301), ے C= 90°, СH— высота.

Доказать: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Доказательство.

1) Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо двум углам.

Действительно, они имеют по прямому углу и ے ACH— ے CBH

Из подобия треугольников следует: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголОтсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол= Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол.

2) Каждый из треугольников АНС и СНВ подобен заданному треугольнику АСВ. Это следует из равенства их соответственных углов. Тогда получим:

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Следствие. Проекции катетов на гипотенузу относятся, как квадраты катетов.

Действительно, по теореме о средних пропорциональных в прямоугольном треугольнике, квадраты катетов соответственно равны Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(рис. 302).

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Поэтому Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Вы знаете, что биссектриса треугольника делит его угол пополам. Существует ли зависимость между отрезками, на которые биссектриса делит противолежащую сторону треугольника? Да, существует.

Пример №30 (свойство биссектрисы треугольника).

Биссектриса угла треугольника делит противолежащую сторону на отрезки, пропорциональные прилежащим сторонам. Докажите это.

Решение:

Пусть в треугольнике ABC (рис. 303) проведена биссектриса AL АС

Надо доказать, что Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Из точек А и В проводим перпендикуляры AM и BN к прямой CL.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголno двум углам. В них: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, поскольку CL — биссектриса ے С. Отсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо двум углам.

В них: ے AML = ے BNL = 90°, ے ALM— ے BLN как вертикальные.

Отсюда Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол(2)

Из равенств (1) и (2) получим: Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Подобие треугольников используют не только в задачах на доказательство или вычисление, но и на построение.

Пример №31

Постройте треугольник по двум углам А и С и биссектрисе I угла В.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Решение:

Анализ (рис. 304). Углы А и С определяют треугольники, подобные искомому, а биссектриса — размеры искомого треугольника.

Пусть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол— искомый. Опустим требование задачи, что I — биссектриса ے B, то есть Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол= I. Тогда можно построить вспомогательный Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголпо двум заданным углам А и С. Через точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголна биссектрисе ے В ( Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол= I) проходит прямая Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, отсекающая от треугольника ABC подобный ему треугольник. Следовательно, вершины Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, искомого треугольника являются точками пересечения прямой С, со сторонами ВА и несоответственно вспомогательного Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголАВС.

Построение.

  1. Строим вспомогательный ∆ABC двум углам А и С.
  2. Проводим биссектрису BL угла В.
  3. На луче BL откладываем отрезок Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол= I.
  4. Через точку Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, проводим прямую Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол.

Доказательство.

По построению, в треугольнике Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол: ے At = ے A, ے CX = ے C, BLy — биссектриса угла В и Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол= I. Следовательно, Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол, — искомый.

Дано:

Способ применения подобия треугольников в задачах на построение называют методом подобия.

Для того чтобы решить задачу на построение треугольника методом подобия:

  1. выделите из условия задачи те данные, которые определяют форму искомого треугольника;
  2. постройте по этим данным вспомогательный треугольник, подобный искомому;
  3. постройте искомый треугольник, используя те заданные условия, которые определяют его размеры.

1. Важные свойства имеет биссектриса внешнего угла треугольника.

Если треугольник равнобедренный, то биссектриса внешнего угла параллельна основанию (рис. 305). Если треугольник не равнобедренный, то биссектриса его внешнего ума пересекает противолежащую сторону в точке, расстояния от которой до вершин этой стороны пропорциональны прилежащим сторонам треугольника.

Пусть ABC — заданный треугольник (рис. 306), биссектриса его внешнего угла КВС пересекает продолжение стороны АС в точке D. Докажем, что DC: DA= ВС: ВА. Выполним вспомогательное построение: проведём СМ || BD. Две параллельные прямые пересекают стороны угла А, поэтому, по обобщённой теореме Фалеса, А С : CD = А М: MB, либо AD: CD=AB: MB.

Две параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла уголДве параллельные прямые пересекают стороны прямого угла одна из них образует его стороной угла угол

Но МВ= СВ, поскольку ∆ВСМ— равнобедренный.

Действительно, в нём ے 3 = ے 4, так как ے 1 = ے 2 (BD— биссектриса ے KBC);

ے 1 = ے 3 как соответственные (BD II СМ, АВ — секущая);

ے 2 = ے 4 как внутренние накрест лежащие (BD || СМ, ВС — секущая).

Следовательно, AD : CD = АВ : СВ, то есть DC: DA = ВС: ВА.

Рассмотрите самостоятельно случаи, когда треугольник ABC— остроугольный

2. Значительный вклад в развитие теории геометрических построений сделал известный украинский математик Александр Степанович Смогоржевский.

Рекомендую подробно изучить предметы:
  • Геометрия
  • Аналитическая геометрия
  • Начертательная геометрия
Ещё лекции с примерами решения и объяснением:
  • Решение прямоугольных треугольников
  • Параллелограмм
  • Теорема синусов и теорема косинусов
  • Параллельность прямых и плоскостей
  • Трапеция и ее свойства
  • Площадь трапеции
  • Центральные и вписанные углы
  • Углы и расстояния в пространстве

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

10 класс, 7 урок, Скрещивающиеся прямыеСкачать

10 класс, 7 урок, Скрещивающиеся прямые

ГЕОМЕТРИЯ 7 класс. Признаки параллельности, накрест лежащие, соответственные и односторонние углыСкачать

ГЕОМЕТРИЯ 7 класс. Признаки параллельности, накрест лежащие, соответственные и односторонние углы

Геометрия 7 класс Урок 8 Параллельные прямыеСкачать

Геометрия 7 класс  Урок 8 Параллельные прямые

7 класс, 25 урок, Признаки параллельности двух прямыхСкачать

7 класс, 25 урок, Признаки параллельности двух прямых

Геометрия 7 класс (Урок№19 - Признаки параллельности прямых.)Скачать

Геометрия 7 класс (Урок№19 - Признаки параллельности прямых.)

Стереометрия 10 класс. Часть 1 | МатематикаСкачать

Стереометрия 10 класс. Часть 1 | Математика

Смежные углы. 7 класс.Скачать

Смежные углы. 7 класс.

Кружок 4-7. Перечень 8-9. Начала планиметрии. Параллельные прямые, равенство треугольниковСкачать

Кружок 4-7. Перечень 8-9. Начала планиметрии. Параллельные прямые, равенство треугольников

Геометрия 8 класс (Урок№5 - Теорема Фалеса)Скачать

Геометрия 8 класс (Урок№5 - Теорема Фалеса)

6 класс. Урок 3. Пересекающиеся и параллельные прямые: теорияСкачать

6 класс. Урок 3. Пересекающиеся и параллельные прямые: теория

Геометрия 7 класс (Урок№18 - Параллельные прямые.)Скачать

Геометрия 7 класс (Урок№18 - Параллельные прямые.)

7 класс Атанасян. Вся геометрия за 100 минут. Треугольник, окружность, задачи на построениеСкачать

7 класс Атанасян. Вся геометрия за 100 минут. Треугольник, окружность, задачи на построение
Поделиться или сохранить к себе: