Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Учебный курсРешаем задачи по геометрии
Развернуть структуру обучения Как найти диагональ произвольного четырехугольникаСвернуть структуру обучения Как найти диагональ произвольного четырехугольника
Содержание
  1. Определение четырехугольника
  2. Свойства четырехугольников
  3. Особые виды четырехугольников
  4. Четырехугольник и окружность
  5. Свойства длин сторон четырехугольника
  6. Четырехугольники. Основные теоремы, формулы и свойства. Виртуальный справочник репетитра по математике
  7. Четырехугольник — виды и свойства с примерами решения
  8. Внутренние и внешние углы четырехугольника
  9. Сумма внутренних углов выпуклого четырёхугольника
  10. Сумма внешних углов выпуклого четырёхугольника
  11. Параллелограмм
  12. Параллелограмм и его свойства
  13. Признаки параллелограмма
  14. Прямоугольник
  15. Признак прямоугольника
  16. Ромб и квадрат
  17. Свойства ромба
  18. Трапеция
  19. Средняя линия треугольника
  20. Средняя линия трапеции
  21. Координаты середины отрезка
  22. Теорема Пифагора
  23. Справочный материал по четырёхугольнику
  24. Пример №1
  25. Признаки параллелограмма
  26. Пример №2 (признак параллелограмма).
  27. Прямоугольник
  28. Пример №3 (признак прямоугольника).
  29. Ромб. Квадрат
  30. Пример №4 (признак ромба)
  31. Теорема Фалеса. Средняя линия треугольника
  32. Пример №5
  33. Пример №6
  34. Трапеция
  35. Пример №7 (свойство равнобедренной трапеции).
  36. Центральные и вписанные углы
  37. Пример №8
  38. Вписанные и описанные четырёхугольники
  39. Пример №9
  40. Пример №10
  41. 🌟 Видео

Видео:✓ Площадь через диагонали | Ботай со мной #122 | Борис ТрушинСкачать

✓ Площадь через диагонали | Ботай со мной #122 | Борис Трушин

Определение четырехугольника

Четырехугольник — это многоугольник с четырьмя вершинами, три из которых не лежат на одной прямой.

Четырехугольник — это геометрическая фигура, состоящая из четырех точек, три из которых не лежат на одной прямой, последовательно соединенная отрезками.

Видео:как найти диагональ.Скачать

как найти диагональ.

Свойства четырехугольников

Четырехугольник может быть:

  • Самопересекающимся
  • Невыпуклым
  • Выпуклым

Как найти диагональ произвольного четырехугольника
Самопересекающийся четырехугольник — это четырехугольник, у которого любые из его сторон имеют точку пересечения (на рисунке синим цветом).
Невыпуклый четырехугольник — это четырехугольник, в котором один из внутренних углов более 180 градусов (на рисунке обозначен красным цветом)

Сумма углов любого четырехугольника, который не является самоперсекающимся всегда равна 360 градусов.

Видео:Геометрия 8. Урок 12 - Площадь четырехугольников. Формулы.Скачать

Геометрия 8. Урок 12 - Площадь четырехугольников. Формулы.

Особые виды четырехугольников

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Подробнее о каждом из особых видов четырехугольника можно узнать, перейдя по ссылкам выше.
Как видно из рисунка, особые виды четырехугольников наследуют свойства своих «предков». Например, прямоугольник (на рисунке показан темно-синим цветом) является особым случаем параллелограмма (на рисунке показан голубым цветом). Таким образом, у него сохраняются все его свойства и добавляются свои, особенные. Поэтому при решении задач про прямоугольники можно применять все свойства и теоремы параллелограмма.
Квадрат (на рисунке показан оранжевым цветом) — частный случай прямоугольника. То есть квадрат имеет все свойства параллелограмма, прямоугольника, а также и свои, особенные. Но, самое интересное, квадрат также является частным случаем ромба (на рисунке показан красным цветом), то есть, кроме указанных (параллелограмм, прямоугольник), он обладает еще и всеми свойствами ромба.

Также, интересными особыми случаями четырехугольника являются трапеция и дельтоид.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Видео:Найти периметр четырехугольника, вершины которого лежат на серединах сторон другого четырехугольникаСкачать

Найти периметр четырехугольника, вершины которого лежат на серединах сторон другого четырехугольника

Четырехугольник и окружность

Главное свойство описанного четырехугольника:

Четырехугольник можно описать вокруг окружности тогда и только тогда, когда суммы длин противоположных сторон равны.

Четырехугольник, вписанный в окружность (окружность, описанная вокруг четырехугольника)

Главное свойство вписанного четырехугольника:

Четырехугольник можно вписать в окружность тогда и только тогда, когда суммы противоположных углов равны 180 градусов.

Видео:Как найти диагональ... Диагональни топишСкачать

Как найти диагональ... Диагональни топиш

Свойства длин сторон четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Модуль разности любых двух сторон четырёхугольника не превосходит суммы двух других его сторон.

Важно. Неравенство верно для любой комбинации сторон четырехугольника. Рисунок приведен исключительно для облегчения восприятия.

В любом четырёхугольнике сумма длин трёх его сторон не меньше длины четвёртой стороны.

Важно. При решении задач в пределах школьной программы можно использовать строгое неравенство ( 0

Видео:Площадь четырёхугольника через диагоналиСкачать

Площадь четырёхугольника через диагонали

Четырехугольники. Основные теоремы, формулы и свойства. Виртуальный справочник репетитра по математике

З десь ученики и репетиторы по математике и могут найти основные свойства и формулы площадей четырехугольников, изучаемых в школе по основной программе. Регулярно пользуюсь этими теоретическими сведениями на тематических и обзорных занятиях по геометрии (планиметрии), а также при подготовке к ЕГЭ по математкие. Все математические понятия и факты иллюстрированы с цветовыми выделениями главных особенностей изучаемого.

1) Площади четырехугольников

Площадь параллелограмма

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

произведение основания на высоту

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

пороизведение сторон на синус угла между ними

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

полупроизведение диагоналей на синус угла между ними

Площадь трапеции

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

произведение полусуммы оснований на высоту

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

произведение средней линии на высоту

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

полупроизведение диагоналей на синус угла между ними

Площадь произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника
Площадь произвольного четырехугольника равна полупроизведению его диагоналей на синус угла между ними

2) Свойства параллелограмма

Как найти диагональ произвольного четырехугольникаВ параллелограмме:
Как найти диагональ произвольного четырехугольникапротиволежащие стороны и углы равны

Как найти диагональ произвольного четырехугольникадиагонали пересекаются и в точке пересечения делятся пополам

3) сумма квадратов диагоналей параллелограмма равна сумме квадратов его сторон, то есть

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

3) Cредняя линия в трапеции
Как найти диагональ произвольного четырехугольника
Теорема о средней линии: Средняя линия трапеции параллельна основаниям и равна их полусумме.
То есть Как найти диагональ произвольного четырехугольникаи

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

4) Средняя линия в равнобедренной трапеции

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Средняя линия в равнобедренной трапеции равна отрезку нижнего основания, соединяющему вершину основания с снованием проведенной к ней высоты.

То есть Как найти диагональ произвольного четырехугольника

5) Теорема с сдвиге диагонали в трапеции

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема: Если в трапеции через вершину В, как показано на рисунке слева , провести отрезок параллельный одной из диагоналей, то окажутся верными следующие факты:

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольникатрапеция Как найти диагональ произвольного четырехугольника— равнобедренная Как найти диагональ произвольного четырехугольникаравнобедренный

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

6) Четыре замечательные точки в трапеции

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема: В любой трапеции точка пересечения диагоналей, точка пеерсечения продолжений боковых сторон и середины оснований лежат на одной прямой.

То есть точки M, N, K и P лежат на одной прямой

Комментарий репетитора по математкие: Знаний этих свойств по четырехугольникам вполне достаточно для решения задачи С4 на ЕГЭ, то есть ничего сверх этих фактов по четырехугольникам абитуриент знать не обязан. Однако сильным ученикам для решения сложных задач части С или олимпиадных геометрических задач, а также для качественной подготовки к экзамену по математике в МГУ необходимо расширить список. Я бы не советовал репетиторам ограничиваться только задачами на применение этих свойств, так как составителями ЕГЭ по математике закладывается проверка сразу нескольких навыков работы с теорией. В течении всего времени подготовки к ЕГЭ репетитору по математкие необходимо отбирать тренировочные задачи на одновременное использование этих свойств с другими планиметрическими фактами внутри одной задачи, ибо на экзамене может встретиться многоходовая комбинация.

Колпаков Александр Николаевич. Репетитор по математике.

Александр, конечно, есть множество карманных справочников, НО! Было бы здорово сделать для репетиторов по математике скачиваемые материалы в каком-нибудь удобном формате, а также для проработки отдельно задачи к таким шпаргалкам опять же от простого к сложному.

Я выкладывал на каких-то страницах с карточками-памятками готовые теоретические материалы — файлы в формате word, по крайней мере для планиметрии точно. Просмотрите соответствующие разделы сайта. На них ведут ссылки с главной страницы. Задумываю выделить репетиторам по математике для скачивания материалов отдельный раздел сайта. Все упирается в мою занятость реальными учениками. Иначе бы уже давно реализовал все замыслы.

В этой хорошей подборке, на мой взгляд, не достает сведений по углам, например, два внутренних угла параллелограмма, связанных одной стороной в сумме дают 180 градусов.

Принципиально ли в формуле площади через диагонали брать именно меньший угол между ними? Или можно любой?

Александр, если не затруднит, очень хотелось бы получить файлик world на почту или тыкнуть ссылкой на нее. За ранее очень благодарен за титанический труд.

Видео:Диагонали четырехугольника равны 4 и 5.Скачать

Диагонали четырехугольника равны 4 и 5.

Четырехугольник — виды и свойства с примерами решения

Содержание:

Четырёхугольник — это фигура, которая состоит из четырёх точек и четырёх последовательно соединяющих их отрезков. При этом, никакие три из указанных точек не должны быть расположены на одной прямой, а соединяющие их отрезки не должны пересекаться. Данные точки называются вершинами четырёхугольника, а соединяющие их отрезки — сторонами четырёхугольника.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Вершины, являющиеся концами одной стороны четырёхугольника, называются соседними, а вершины, не принадлежащие одной стороне — противолежащими. Стороны, имеющие общую вершину, называются соседними сторонами, а не имеющие общих вершин — противолежащими сторонами. Отрезки, соединяющие противолежащие вершины, называются диагоналями четырёхугольника. Точки, принадлежащие четырёхугольнику, делят плоскость q на два множества, которые образуют две области — внутреннюю и внешнюю.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Четырёхугольник называется выпуклым, если все точки, принадлежащие внутренней области, находятся в одной полуплоскости от линии, содержащей любую сторону четырёхугольника, если эти точки находятся в разных полуплоскостях, то четырёхугольник называется невыпуклым (вогнутым).

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Если соединить любые две точки внутренней области выпуклого многоугольника, то отрезок, соединяющий эти точки, целиком находится во внутренней области четырёхугольника.

Диагонали выпуклого четырёхугольника находятся во внутренней области. У невыпуклого четырёхугольника одна из диагоналей находится во внешней области. Каждая из двух диагоналей выпуклого четырёхугольника делит его на два треугольника.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Видео:8 класс, 3 урок, ЧетырехугольникСкачать

8 класс, 3 урок, Четырехугольник

Внутренние и внешние углы четырехугольника

Угол, смежный любому углу выпуклого четырёхугольника, называется внешним углом. Из любой вершины четырёхугольника можно провести два внешних угла, которые являются вертикальными углами и соответственно равны друг другу. Поэтому, говоря о внешнем угле четырёхугольника, мы будем иметь в виду, один из них. На рисунке для внутренних углов Как найти диагональ произвольного четырехугольникауглы Как найти диагональ произвольного четырехугольникаявляются внешними.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Каждый внутренний угол выпуклого четырёхугольника меньше Как найти диагональ произвольного четырехугольникаГрадусная мера внутреннего угла невыпуклого четырёхугольника может быть больше Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Сумма внутренних углов выпуклого четырёхугольника

Теорема. Сумма внутренних углов выпуклого четырёхугольника равна Как найти диагональ произвольного четырехугольникаКак найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Докажите теорему, основываясь на том, что сумма внутренних углов треугольника равна Как найти диагональ произвольного четырехугольникаДоказательство представьте в виде двухстолбчатой таблицы.

Сумма внешних углов выпуклого четырёхугольника

Теорема. Сумма внешних углов выпуклого четырёхугольника равна Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Докажите теорему, опираясь на то, что внешний и внутренний угол, при каждой вершине являются смежными углами.

Параллелограмм

Параллелограмм и его свойства

Параллелограммом называется четырёхугольник, у которого противоположные стороны попарно параллельны. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема 1. Противоположные стороны параллелограмма конгруэнтны. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема 2. Противоположные углы параллелограмма конгруэнтны. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема 3. Сумма углов, прилежащих к одной стороне параллелограмма равна Как найти диагональ произвольного четырехугольникаКак найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема 4. Диагонали параллелограмма пересекаются и делятся точкой пересечения пополам. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема 5. Диагонали параллелограмма делят его на два конгруэнтных треугольника. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Признаки параллелограмма

Теорема 1. Четырёхугольник у которого две противоположные стороны конгруэнтный параллельны есть параллелограмм.

Теорема 2. Четырёхугольник с попарно конгруэнтными сторонами есть параллелограмм.

Теорема 3. Если диагонали четырёхугольника пересекаются и в точке пересечения делятся по полам, то этот четырёхугольник есть параллелограмм.

Прямоугольник

Параллелограмм, все углы которого прямые, называется прямоугольником.

Все свойства параллелограмма относятся к прямоугольнику.

Наряду с этим прямоугольник имеет следующее свойство:

Теорема. Диагонали прямоугольника конгруэнтны. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Признак прямоугольника

Параллелограмм, у которого диагонали конгруэнтны есть прямоугольник.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Ромб и квадрат

Свойства ромба

Параллелограмм, у которого все стороны конгруэнтны, называется ромбом. Все свойства параллелограмма относятся к ромбу. Наряду с этим, ромб обладает следующими свойствами:

Теорема 1. Диагонали ромба являются биссектрисами его углов и пересекаются под прямым утлом. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема 2. (Обратная георема). Параллелограмм, у которого диагонали перпендикулярны, есть ромб. Если Как найти диагональ произвольного четырехугольникато параллелограмм Как найти диагональ произвольного четырехугольникаявляется ромбом.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказательство теоремы 1.

Дано: Как найти диагональ произвольного четырехугольникаромб.

Докажите, что Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказательство (словестное): По определению ромба Как найти диагональ произвольного четырехугольникаПри этом, так как ромб является параллелограммом, а диагонали параллелограмма делятся точкой пересечения пополам, тогда можно записать, что Как найти диагональ произвольного четырехугольникаравнобедренный. Медиана Как найти диагональ произвольного четырехугольника(так как Как найти диагональ произвольного четырехугольника), является также и биссектрисой и высотой. Т.е. Как найти диагональ произвольного четырехугольникаТак как Как найти диагональ произвольного четырехугольникаявляется прямым углом, то Как найти диагональ произвольного четырехугольника. Аналогичным образом можно доказать, что Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Если четырёхугольник является ромбом или квадратом, то справедливы следующие утверждения.

Ромб:

  • 1. Все свойства параллелограмма действительны для ромба.
  • 2. Все стороны конгруэнтны.
  • 3. Диагонали взаимно перпендикулярны.
  • 4. Диагонали ромба делят его углы пополам.

Квадрат:

  • 1. Все свойства прямоугольника и ромба действительны для квадрата.
  • 2. Все углы прямые.
  • 3. Все стороны конгруэнтны.
  • 4. Диагонали равны, взаимно перпендикулярны, делятся точкой пересечения пополам, являются биссектрисами углов квадрата.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Трапеция

Четырёхугольник, у которого только две стороны параллельны, называется трапецией.

Параллельные стороны трапеции называются основаниями, не параллельные стороны называются боковыми сторонами.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Трапеция, у которой боковые стороны равны называется равнобедренной трапецией.

Трапеция, у которой одна из боковых сторон перпендикулярна основанию называется прямоугольной трапецией.

Теорема 1. В равнобедренной трапеции углы, прилежащие к основанию конгруэнтны. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема 2. Диагонали равнобедренной трапеции конгруэнтны. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

План доказательства теоремы 2

Дано: Как найти диагональ произвольного четырехугольникаравнобедренная трапеция. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Докажите: Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Средняя линия треугольника

Теорема Фалеса. Если параллельные прямые, пересекающие стороны угла, отсекают на одной его стороне конгруэнтные отрезки, то они отсекают конгруэнтные отрезки и на другой его стороне. Если Как найти диагональ произвольного четырехугольникатогда Как найти диагональ произвольного четырехугольникаЗапишите в тетради доказательство теоремы, заполнив пропущенные строки.

Доказательство: через точку Как найти диагональ произвольного четырехугольникапроведем параллельную прямую к прямой Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Если в условии теоремы Фалеса, вместо угла взять две произвольные прямые, то результат не изменится.

Исследование: 1) В треугольнике Как найти диагональ произвольного четырехугольникачерез точку Как найти диагональ произвольного четырехугольника— середину стороны Как найти диагональ произвольного четырехугольникапроведите прямую параллельную Как найти диагональ произвольного четырехугольникаКакая фигура получилась? Является ли Как найти диагональ произвольного четырехугольникатрапецией? Измерьте и сравните основания полученной трапеции. 2) Измерьте и сравните длины отрезков Как найти диагональ произвольного четырехугольникаМожно ли утверждать, что Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Определение: Отрезок, соединяющий середины двух сторон треугольника называется средней линией этого треугольника. Теорема. Средняя линия, соединяющая середины двух сторон треугольника, параллельна третьей стороне и равна ее половине Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказательство. Пусть дан треугольник Как найти диагональ произвольного четырехугольникаи его средняя линия Как найти диагональ произвольного четырехугольникаПроведём через точку Как найти диагональ произвольного четырехугольникапрямую параллельную стороне Как найти диагональ произвольного четырехугольникаПо теореме Фалеса, она проходит через середину стороны Как найти диагональ произвольного четырехугольникат.е. совпадает со средней линией Как найти диагональ произвольного четырехугольникаТ.е. средняя линия Как найти диагональ произвольного четырехугольникапараллельна стороне Как найти диагональ произвольного четырехугольникаТеперь проведём среднюю линию Как найти диагональ произвольного четырехугольникаТ.к. Как найти диагональ произвольного четырехугольникато четырёхугольник Как найти диагональ произвольного четырехугольникаявляется параллелограммом. По свойству параллелограмма Как найти диагональ произвольного четырехугольникаПо теореме Фалеса Как найти диагональ произвольного четырехугольникаТогда Как найти диагональ произвольного четырехугольникаТеорема доказана.

Средняя линия трапеции

Средней линией трапеции называется отрезок, соединяющим середины боковых сторон трапеции.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема. Средняя линия трапеции параллельна основаниям и равна их полусумме.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказательство: Через точку Как найти диагональ произвольного четырехугольникаи точку Как найти диагональ произвольного четырехугольникасередину Как найти диагональ произвольного четырехугольникапроведём прямую и обозначим точку пересечения со стороной Как найти диагональ произвольного четырехугольникачерез Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Координаты середины отрезка

Исследование: Начертите числовую ось. Постройте окружность с центром в точке Как найти диагональ произвольного четырехугольникарадиусом 3 единицы. Вычислите значение выражения Как найти диагональ произвольного четырехугольникаЕсть ли связь между значением данного выражения и координатой точки Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Координаты середины отрезка

1) Пусть на числовой оси заданы точки Как найти диагональ произвольного четырехугольникаи Как найти диагональ произвольного четырехугольникаи точка Как найти диагональ произвольного четырехугольникакоторая является серединой отрезка Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольникато Как найти диагональ произвольного четырехугольникаа отсюда следует, что Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

2) По теореме Фалеса, если точка Как найти диагональ произвольного четырехугольникаявляется серединой отрезка Как найти диагональ произвольного четырехугольникато на оси абсцисс точка Как найти диагональ произвольного четырехугольникаявляется соответственно координатой середины отрезка концы которого находятся в точках Как найти диагональ произвольного четырехугольникаи Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

3) Координаты середины отрезка Как найти диагональ произвольного четырехугольникас концами Как найти диагональ произвольного четырехугольникаи Как найти диагональ произвольного четырехугольникаточки Как найти диагональ произвольного четырехугольниканаходятся так:

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Убедитесь, что данная формула верна в случае, если отрезок Как найти диагональ произвольного четырехугольникапараллелен одной из осей координат.

Теорема Пифагора

В этом разделе вы научитесь:

  • различать рациональные и иррациональные числа;
  • упрощать выражения, содержащие квадратные корни;
  • решать задания на извлечение квадратного корня;
  • основам теоремы Пифагора;
  • решать практические задачи, применяя теорему Пифагора.

При решении таких задач как вычисления силы шторма на море, скорости автомобиля при аварии, определения места приземления при прыжке с парашютом часто приходится проводить вычисления с числами, стоящими под знаком корня.

Теорема Пифагора очень часто используется при решении геометрических задач.

Имя Пифагора ассоциируется с прямоугольным треугольником и соотношением между его сторонами. Греческий учёный Пифагор, живший в VI веке до нашей эры, является основателем школы, в которой преподавались музыка, гимнастика, философия и геометрия. Ученики школы называли себя Пифагорейцами. Они провозглашали гармонию музыки и чисел в природе и не верили в существование иррациональных чисел.

Практическая работа:

Шаг 1. Вырежьте из картона два одинаковых квадрата.

Шаг 2. На стороне одного из них отметьте отрезки Как найти диагональ произвольного четырехугольникакак показано на рисунке и разрежьте его на два квадрата и два прямоугольника.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Шаг 3. Полученные фигуры расположите, как показано на рисунке.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Шаг 4. На сторонах другого квадрата отметьте отрезки Как найти диагональ произвольного четырехугольникакак показано на рисунке и отрежьте четыре прямоугольных треугольника.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Шаг 5. Что вы можете сказать о конгруэнтности данных треугольников? К какому виду относится оставшаяся фигура, после того, как вы отрезали треугольники и убрали их? Чему равен каждый внутренний угол данного четырёхугольника?

Шаг 6. Расположите полученные фигуры, как показано на рисунке.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Шаг 7. Сравните результаты, которые вы получили на 3 и 6 шагах. К какому выводу вы пришли?

Теорема Пифагора:

В прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Если рассмотреть площади квадратов, построенных на сторонах прямоугольного треугольника, то теорему Пифагора можно перефразировать так: в прямоугольном треугольнике площадь квадрата, построенного на гипотенузе, равна сумме площадей квадратов, построенных на катетах: Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Если в прямоугольном треугольнике заданы две стороны, то третью сторону можно найти по теореме Пифагора.

Пример:

Найдём длину катета на рисунке:

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Историческая справка: Пифагор родился в 569 году до нашей эры на острове Самос в Греции. В истории его имя увековечено теоремой, которая называется теоремой Пифагора. Она известна своей простотой и практическим значением. Об этой теореме знали ещё задолго до Пифагора. Однако, из письменных источников следует, что впервые её доказал именно Пифагор. Помимо оригинального доказательства теоремы самим Пифагором, известны также доказательстве» Эвклида, Леонардо да Винчи, Президента Америки Джеймса Гарфилда. В 1940 году широкой публике была представлена книга, где приводилось 370 доказательств теоремы. На рисунке вы видите статую, возведённую в честь Пифагора на его родине на острове Самос.

Обратная теорема:

Если квадрат одной из сторон треугольника равен сумме квадратов двух других сторон, то такой треугольник является прямоугольным треугольником. Если Как найти диагональ произвольного четырехугольникато, Как найти диагональ произвольного четырехугольника— прямоугольный.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Прямоугольные треугольники, которых выражаются натуральными числами, называются Пифагоровыми треугольниками. Самый распространённый прямоугольный треугольник имеет стороны 3; 4; 5. Древние египтяне повсеместно пользовались этим треугольником для измерений. Такой треугольник называется Египетским треугольником. Треугольники со сторонами 5,12,13; 8,15,17; 7,24,25. также являются треугольниками Пифагора. А эти числа называются Пифагоровыми тройками. Если числа Как найти диагональ произвольного четырехугольникаявляются Пифагоровыми тройками, то и числа Как найти диагональ произвольного четырехугольникатакже являются Пифагоровыми тройками.

Видео:Геометрия Найдите диагональ четырехугольника, если его периметр равен 80 см, а периметрыСкачать

Геометрия Найдите диагональ четырехугольника, если его периметр равен 80 см, а периметры

Справочный материал по четырёхугольнику

Обозначим четыре точки, например А, В, С, D, из которых никакие три не лежат на одной прямой. Последовательно соединим их непересекающимися отрезками АВ, ВС, CD, DA. Получим четырёхугольник ABCD.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника(рис. 1).

Точки А, В, С, D — вершины четырёхугольника, отрезки АВ, ВС, CD, DA — его стороны. Углы DAB, ABC, BCD, CDA — это углы четырёхугольника. Их также обозначают одной буквой — Как найти диагональ произвольного четырехугольникаКак найти диагональ произвольного четырехугольника

Вершины, стороны и углы четырёхугольника называют его элементами. ? | Почему фигуры, изображённые на рисунках 2 и 3, не являются четырёхугольниками?

У фигуры на рисунке 2 отрезки АС и BD пересекаются, а у фигуры на рисунке 3 точки A, D, С лежат на одной прямой. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Четырёхугольник обозначают, последовательно записывая его вершины, начиная с любой из них. Например, четырёхугольник на рисунке 4 можно обозначить так: ABCD, или BCDA, или CDAB и т. д. Но для данного четырёхугольника запись, например, ADBC либо CDBA — неверна.

Две вершины, два угла или две стороны четырёхугольника могут быть либо соседними, либо противоположными. Например, в четырёхугольнике ABCD (рис. 4) вершины А и D, ZA и ZD, стороны AD и АВ — соседние, а вершины А и С, Как найти диагональ произвольного четырехугольника, стороны AD и ВС — противоположные.

Отрезки, соединяющие противоположные вершины четырёхугольника, называются его диагоналями. На рис. 4 отрезки АС и BD — диагонали четырёхугольника ABCD.

Четырёхугольники бывают выпуклыми и невыпуклыми.

Если четырёхугольник лежит по одну сторону от каждой прямой, соединяющей две его соседние вершины, то он выпуклый. На рисунке 5 четырёхугольник выпуклый, а на рисунке б — невыпуклый, поскольку он не лежит по одну сторону от прямой, проходящей через вершины М и N.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Мы будем изучать лишь выпуклые четырёхугольники. Сумма длин всех сторон четырёхугольника называется его периметром. Периметр обозначают буквой Р.

Записать, что периметр четырёхугольника ABCD равен 40 см, можно так: Как найти диагональ произвольного четырехугольника=40 cm

Пример:

Докажите, что каждая сторона четырёхугольника меньше суммы трёх других его сторон.

Решение:

Диагональ АС четырёхугольника ABCD делит его на два треугольника ABC и ADC (рис. 7). В Как найти диагональ произвольного четырехугольника+ CD (по неравенству треугольника). Тогда Как найти диагональ произвольного четырехугольника. Аналогично АВ 45 и DC и секущей АС. Из равенства треугольников ABC и CD А следует: 1) АВ = DC, ВС = AD 2) Как найти диагональ произвольного четырехугольника. Углы А и С параллелограмма равны как суммы равных углов.

Может ли в параллелограмме быть только один острый угол? Не может, так как, согласно доказанной теореме, таких углов два.

Пример №1

Сумма углов, прилежащих к одной стороне параллелограмма, равна 180°. Докажите это.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Решение:

Как найти диагональ произвольного четырехугольника(рис. 31) по свойству внутренних односторонних углов при параллельных прямых ВС и AD и секущей АВ. Аналогично Как найти диагональ произвольного четырехугольника(АВ CD, ВС-секущая), Как найти диагональ произвольного четырехугольника(ВС || AD, CD — секущая), Как найти диагональ произвольного четырехугольника(АВ || CD, AD- секущая).

Теорема (свойство диагоналей параллелограмма).

Диагонали параллелограмма точкой их пересечения делятся пополам.

Дано: ABCD — параллелограмм (рис. 32), АС и BD — диагонали, О — точка пересечения диагоналей. Доказать: АО = ОС, ВО = OD.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказательство. Как найти диагональ произвольного четырехугольникапо стороне А и прилежащим к ней углам. Из них ВС = AD как противоположные стороны параллелограмма, Как найти диагональ произвольного четырехугольникакак внутренние накрест лежащие углы при параллельных прямых ВС и AD и секущей BD, (BC || AD, АС— секущая). Из равенства треугольников AOD и СОВ следует: АО = ОС, ВО = OD.

Для того чтобы доказать равенство отрезков (углов) в параллелограмме, докажите равенство треугольников, соответствующими элементами которых являются эти отрезки (углы).

Свойства параллелограмма приведены в таблице 3.Как найти диагональ произвольного четырехугольника

1. Возникает вопрос: Сколько данных необходимо для построения параллелограмма ?Таких данных должно быть три, среди которых — не более одного из его углов (один угол параллелограмма определяет остальные углы).

2. Название «параллелограмм» (parallelogrammon) происходит от сочетания греческих слов: «параллелос» — идущий рядом и «грамма» — линия.

Этот термин впервые упоминается в «Началах» Евклида (III в. до н. э.). Сначала вместо термина «параллелограмм» древнегреческий учёный использовал словосочетание «образованная параллельными линиями площадь» (часть плоскости, ограниченная двумя парами параллельных прямых).

Признаки параллелограмма

Решaя задачи, иногда требуется установить, что данный четырёхугольник — параллелограмм. Для этого используют признаки параллелограмма.

Теорема (признак параллелограмма).

Если противоположные стороны четырёхугольника попарнo равны, то такой четырёхугольник — параллелограмм.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Дано: ABCD — четырёхугольник (рис. 52), АВ = DC, ВС = AD.

Доказать: ABCD— параллелограмм.

Доказательство. Проведём диагональ BD (рис. 52). Как найти диагональ произвольного четырехугольникапо трём сторонам. У них BD— общая сторона, АВ = DC и ВС = AD по условию. Из равенства треугольников следует: Как найти диагональ произвольного четырехугольника Как найти диагональ произвольного четырехугольникаУглы CBD и ADB— внутренние накрест лежащие при прямых ВС и AD и секущей BD. Поэтому ВС || AD. Углы ABD и СОВ также внутренние накрест лежащие при прямых АВ и DC и секущей BD. Поэтому АВ || DC. Так как в четырёхугольнике ABCD ВС ||AD и АВ ||DC, то, по определению, этот четырёхугольник — параллелограмм.

Можно ли считать четырёхугольник параллелограммом, если в нём две противоположные стороны равны, а две другие — параллельны?

Нет, нельзя. На рисунке 53 АВ = CD, ВС || AD, но четырёхугольник ABCD — не параллелограмм. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема (признак параллелограмма).

Если в четырёхугольнике две противоположные стороны равны и параллельны, то такой четырёхугольник — параллелограмм.

Дано: ABCD — четырёхугольник (рис. 54), и АВ = DC, АВ || DC.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказать: ABCD — параллелограмм.

Доказательство. Проведём диагональ АС (рис. 54). Как найти диагональ произвольного четырехугольникапо двум сторонам и углу между ними. У них АС — общая сторона, АВ = DC по условию, Как найти диагональ произвольного четырехугольникакак внутренние накрест лежащие углы при параллельных прямых АВ и DC и секущей АС. Из равенства треугольников следует: Как найти диагональ произвольного четырехугольникаНо углы DAC и ВС А — внутренние накрест лежащие при прямых ВС и AD и секущей АС. Поэтому ВС || AD. Поскольку в четырёхугольнике ABCD AD || БС(по доказанному) и АВ || DC (по условию), то, по определению, этот четырёхугольник — параллелограмм.

Пример №2 (признак параллелограмма).

Если диагонали четырёхугольника делятся точкой их пересечения пополам, то такой четырёхугольник — параллелограмм. Докажите это.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Решение:

Пусть ABCD—данный четырёхугольник, О — точка пересечения его диагоналей и ВО= OD, АО= ОС (рис. 55). Докажем, что ABCD — параллелограмм. Как найти диагональ произвольного четырехугольникапо двум сторонам и углу между ними. У них ВО = OD, АО = ОС по условию, Как найти диагональ произвольного четырехугольникакак вертикальные. Из равенства треугольников следует: ВС= AD и Как найти диагональ произвольного четырехугольникаНо углы ОВС и ODA — внутренние накрест лежащие при прямых BCuADh секущей BD. Поэтому BC\AD.

Поскольку в четырёхугольнике ABCD ВС= AD и ВС || AD, то, согласно доказанному признаку, этот четырёхугольник — параллелограмм.

Чтобы установить, что четырёхугольник — параллелограмм, докажите, что в нём:

  1. либо противоположные стороны попарно параллельны (определение параллелограмма),
  2. либо противоположные стороны попарно равны (признак),
  3. либо две противоположные стороны равны и параллельны (признак),
  4. либо диагонали делятся точкой их пересечения пополам (признак).

Вам уже знакомы понятия «необходимо», «достаточно», «необходимо и достаточно». В таблице 5 рассмотрите пары утверждений А и В и выясните смысл этих понятий.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Обратите внимание, что утверждения «Л достаточно для в» и «А необходимо для В» — взаимно обратные. Их можно объединить и сформулировать следующим образом.

Для того чтобы четырехугольник был параллелограммом, необходимо и достаточно, чтобы его противоположные стороны были попарно равны.

Иногда вместо «необходимое и достаточное условие» говорят «необходимый и достаточный признак», а чаще — просто «признак». Поэтому теоремы этого параграфа называем «признаками параллелограмма».

Прямоугольник

Параллелограммы, как и —у треугольники, можно разделить на виды. Прямоугольник — один из видов параллелограмма. На рисунке 73 вы видите параллелограмм ABCD являющийся прямоугольником. Дайте определение прямоугольнику и сравните его с приведённым в учебнике. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Параллелограмм, у которого все углы прямые, называется прямоугольником.

Поскольку прямоугольник — частный вид параллелограмма, то ему присущи все свойства параллелограмма:

  1. противоположные стороны равны;
  2. противоположные углы равны;
  3. диагонали делятся точкой их пересечения пополам.

Кроме этих свойств прямоугольник имеет ещё и особое свойство.

Дано: ABCD — прямоугольник, АС и BD — диагонали (рис. 74).

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказать: АС = BD.

Доказательство. Прямоугольные треугольники ACDw DBA равны по двум катетам. При этом AD — общий катет, а катеты АВ и DC равны как противоположные стороны параллелограмма. Из равенства треугольников следует: АС = BD.

Свойства прямоугольника приведены в таблице 8.

Как найти диагональ произвольного четырехугольникаМожно ли утверждать, что параллелограмм, в котором диагонали равны, является прямоугольником? Да, но это нужно доказать.

Пример №3 (признак прямоугольника).

Если диагонали параллелограмма равны, то такой параллелограмм — прямоугольник. Докажите это.

Решение:

Пусть ABCD — параллелограмм, в котором АС = BD (рис. в табл. 8). Докажем, что Как найти диагональ произвольного четырехугольника. Как найти диагональ произвольного четырехугольникапо трём сторонам. У них AD — общая сторона, АС = BD по условию, АВ = DC — как противоположные стороны параллелограмма. Из этого следует, что Как найти диагональ произвольного четырехугольника. Поскольку в параллелограмме противоположные углы равны, то: Как найти диагональ произвольного четырехугольника. По свойству углов четырёхугольника, Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Следовательно, Как найти диагональ произвольного четырехугольника: 4 = 90°, то есть параллелограмм ABCD — прямоугольник.

Для того чтобы установить, что данный параллелограмм — прямоугольник, докажите, что у него: либо все его углы прямые (определение прямоугольника), либо диагонали равны (признак).

Можно ли утверждать, что четырёхугольник, в котором диагонали равны, — это прямоугольник? Нет, нельзя (см. рис. 75). Необходимо проверить, выполняется ли один из признаков параллелограмма. Например, делятся ли диагонали точкой их пересечения пополам.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Возникает вопрос: Можно ли сформулировать другие определения прямоугольника ?

В младших классах прямоугольником называли четырёхугольник, все углы в котором прямые. Теперь мы определили прямоугольник как частный вид параллелограмма. Возможны и такие определения прямоугольника: параллелограмм, в котором все углы равны (действительно, сумма углов параллелограмма составляет 360°, тогда каждый из них равен 90°); параллелограмм, в котором есть прямой угол (действительно, в параллелограмме сумма смежных углов составляет 180е, а противоположные углы равны. Если один из его углов прямой, то и три остальные — прямые). Эти определения прямоугольника эквивалентны.

Следовательно, существуют разные определения одного и того же понятия.

Ромб. Квадрат

Могут ли в параллелограмме все стороны быть равными? Да, могут. На рисунке 94 в параллелограмме ABCD АВ = ВС = = CD = AD. Это ещё один вид параллелограмма — ромб.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Параллелограмм, у которого все стороны равны, называется ромбом.

Можно ли утверждать, что параллелограмм является ромбом, если две его смежные стороны равны? Да, можно. Равенство всех сторон такого параллелограмма следует из свойства: противоположные стороны параллелограмма равны.

Теорема (свойства диагоналей ромба). Диагонали ромба взаимно перпендикулярны. Диагонали ромба делят его углы пополам.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Дано: ABCD — ромб (рис. 95), О— точка пересечения диагоналей АС и BD.

Доказать: Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказательство. Согласно определению ромба АВ = ВС, поэтому треугольник ABC— равнобедренный. Так как ромб ABCD— параллелограмм, то АО — ОС. Отсюда ВО— медиана равнобедренного треугольника ABC, следовательно, высота и биссектриса этого треугольника. Поэтому Как найти диагональ произвольного четырехугольника. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Аналогично доказываем, что диагональ BD делит пополам угол D, а диагональ АС— углы А и С ромба ABCD.

Свойства ромба приведены в таблице 10. Таблица 1 О

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Пример №4 (признак ромба)

Докажите, что параллелограмм, диагонали которого взаимно перпендикулярны, является ромбом.

Решение:

Пусть ABCD — данный параллелограмм, в котором Как найти диагональ произвольного четырехугольника(рис. 96). Докажем, что ABCD— ромб. Как найти диагональ произвольного четырехугольникапо двум сторонами и углу между ними.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Так как ромб — это частный вид параллелограмма, то он имеет все свойства параллелограмма (назовите их). Кроме того, ромб обладает особыми свойствами. У них сторона АО — общая, OB = OD по свойству диагоналей параллелограмма, Как найти диагональ произвольного четырехугольникапо условию. Из равенства треугольников следует: АВ = AD. Тогда АВ = CD и AD = ВС по свойству противоположных сторон параллелограмма. Итак, все стороны параллелограмма равны, поэтому он является ромбом.

Для того чтобы установить, что данный параллелограмм — ромб, докажите, что в нем:

  • либо все стороны равны (определение ромба),
  • либо диагонали взаимно перпендикулярны (признак).

Прямоугольник, в котором все стороны равны, называется квадратом.

На рисунке 97 вы видите квадрат ABCD.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Существуют и другие определения квадрата: ромб, в котором все углы прямые, называется квадратом; прямоугольник, в котором все стороны равны, называется квадратом; параллелограмм, в котором все стороны равны и все углы прямые, называется квадратом. Следовательно, квадрат имеет все свойства параллелограмма, прямоугольника и ромба. Перечислим свойства квадрата.

  1. Противоположные стороны и противоположные углы квадрата равны. Диагонали квадрата в точке пересечения делятся пополам (свойства параллелограмма).
  2. Диагонали квадрата равны (свойство прямоугольника).
  3. Диагонали квадрата взаимно перпендикулярны и делят его углы пополам (свойства ромба).

Квадрат является частным видом и ромба, и прямоугольника, и параллелограмма. Ромб и прямоугольник — это частные виды параллелограмма. Соотношение между видами параллелограммов показано на Как найти диагональ произвольного четырехугольника

1. Рассмотрите таблицу классификации параллелограммов по соседним углам и смежным сторонам. Предложите собственную классификацию изученных видов параллелограмма.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

2. Кроме параллелограммов есть ещё один вид четырёхугольников — дельтоид. Эту фигуру получим, если два равнобедренных треугольника ABC и ADCc равными основаниями АС приложить друг к другу так, как показано на рисунке 99.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Свойства дельтоида следуют из свойств равнобедренного треугольника. Например, диагонали взаимно перпендикулярны, одна из них делит углы пополам и другую диагональ — пополам. Сформулируйте, пользуясь рисунком, другие свойства дельтоида. Если равнобедренные треугольники, из которых образован дельтоид, равны, то такой дельтоид является ромбом. Если равнобедренные треугольники к тому же прямоугольные, то дельтоид является квадратом.

3. Слово «ромб» происходит от греческого rhombos — юла, вращение. Слово «квадрат» происходит от латинского quadratum — четырёхугольник. Квадрат был первым четырёхугольником, который рассматривался в геометрии.

Теорема Фалеса. Средняя линия треугольника

Начертите угол ABC (рис. 117).

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Произвольным раствором циркуля отложите на стороне АВ угла равные отрезки Как найти диагональ произвольного четырехугольникаи Как найти диагональ произвольного четырехугольникаПроведите с помощью чертёжного угольника и линейки через точки Как найти диагональ произвольного четырехугольникапараллельные прямые, которые пересекут сторону ВС этого угла в точках Как найти диагональ произвольного четырехугольникаПри помощи циркуля сравните длины отрезков Как найти диагональ произвольного четырехугольникаСделайте вывод.

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

Дано: Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказать: Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказательство. Проведём через точки Как найти диагональ произвольного четырехугольникапрямые Как найти диагональ произвольного четырехугольникапараллельные ВС. Как найти диагональ произвольного четырехугольникапо стороне и прилежащим к ней углам. У них Как найти диагональ произвольного четырехугольникапо условию, Как найти диагональ произвольного четырехугольникакак соответственные углы при параллельных прямых. Из равенства этих треугольников следует, что Как найти диагональ произвольного четырехугольникаи Как найти диагональ произвольного четырехугольникакак противоположные стороны параллелограммов Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Справедлива ли теорема Фалеса, если вместо сторон угла взять две произвольные прямые? Да, справедлива. Параллельные прямые, пересекающие две заданные прямые и отсекающие на одной прямой равные отрезки, отсекают равные отрезки и на другой прямой (рис. 119).

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Пример №5

Разделите данный отрезок АВ на пять равных частей.

Решение:

Проведём из точки А луч АС, не лежащий на прямой АВ (рис. 120).

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Отложим на луче АС пять равных отрезков: АА,Как найти диагональ произвольного четырехугольникаПроведём прямую Как найти диагональ произвольного четырехугольника. Через точки Как найти диагональ произвольного четырехугольникапроведём прямые, параллельные прямой Как найти диагональ произвольного четырехугольника. По теореме Фалеса, эти прямые делят отрезок АВ на пять равных частей.

Средней линией треугольника называется отрезок, соединяющий середины двух его сторон.

На рисунке 121 отрезок MN — средняя линия Как найти диагональ произвольного четырехугольника, так как точки М и N — середины сторон АВ и ВС.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема (свойства средней линии треугольника). Средняя линия треугольника параллельна третьей его стороне и равна её половине.

Дано: Как найти диагональ произвольного четырехугольника(рис. 122), AD = BD, СЕ= BE.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказать: Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказательство. 1) Пусть DE- средняя линия Как найти диагональ произвольного четырехугольника. Проведём через точку D прямую, параллельную АС. Согласно теореме Фалеса, она пересекает отрезок ВС в его середине £, то есть содержит среднюю линию DE. Следовательно DE || АС.

2) Проведём прямую EF|| АВ. По теореме Фалеса, прямая EFделит отрезок 1

АС пополам: Как найти диагональ произвольного четырехугольника. По построению, четырёхугольник ADEF- параллелограмм, поэтому DE= AF. Следовательно, Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Пример №6

Докажите, что середины сторон четырёхугольника являются вершинами параллелограмма.

Решение:

Пусть ABC— данный четырёхугольник и М, N, Р, К — середины его сторон (рис. 123). Докажем, что MNPK — параллелограмм. Проведём диагональ AC. MN— средняя линия ААВС.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Поэтому Как найти диагональ произвольного четырехугольника. КР— средняя линия треугольника ADC. Поэтому КР || АС и Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Получаем: MN || АС и КР || АС, отсюда MN || КРКак найти диагональ произвольного четырехугольника, отсюда MN= КР. Противоположные стороны MN и КР четырёхугольника MNPK равны и параллельны, следовательно, это параллелограмм.

Если по условию задачи даны середины некоторых отрезков, то можно использовать свойства средней линии треугольника.

Древнегреческого учёного Фалеса из Милета (625 — 548 гг. до н. э.) считают одним из семи мудрецов мира. Гений Фалеса нашёл воплощение в разных сферах деятельности. Он занимался инженерным делом, был государственным деятелем, математиком, астрономом. Особой заслугой Фалеса является то, что он ввёл в математику идею доказательства. Учёный доказал, что углы при основании равнобедренного треугольника равны, что диаметр делит окружность на две равные части, что прямой угол можно вписать в полуокружность и т. д. Историки полагают, что именно Фалес начал использовать основные геометрические инструменты — циркуль и линейку. Учёный измерял высоту египетских пирамид по длине их теней, впервые предсказал солнечное затемнение, наблюдавшееся в 585 г. до н. э.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Трапеция

Вы уже знаете, что четырёхугольник с попарно параллельными противоположными сторонами — параллелограмм.

На рисунке 143 изображён четырёхугольник ABCD, две стороны AD и ВС которого параллельны, а две другие — АВ и CD — непараллельны. Такой четырёхугольник — трапеция. Дайте определение трапеции и сравните его с приведённым в учебнике.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Трапецией называется четырёхугольник, в которомдве стороны параллельны, а две другие — непараллельны.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Параллельные стороны трапеции называются её основаниями, а непараллельные — боковыми сторонами. На рисунке 144 AD и ВС — основания трапеции, АВ и CD — боковые стороны.

Могут ли основания трапеции быть равными? Не могут, поскольку тогда получим параллелограмм.

Высотой трапеции называется перпендикуляр, проведённый из любой точки одного основания к другому основанию либо его продолжению (рис. 144).

Трапеция, в которой боковые стороны равны, называется равнобедренной. На рисунке 145 трапеция MNKP — равнобедренная, поскольку MN = КР.

Трапецию, один из углов которой прямой, называют прямоугольной. Трапеция ABCD (рис. 146) — прямоугольная, поскольку Как найти диагональ произвольного четырехугольника= 90*.

Средней линией трапеции называется отрезок, соединяющий середины её боковых сторон.

На рисунке 147 отрезок EF — средняя линия трапеции ABCD, так как точки Е и F — середины боковых сторон АВ и CD.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема (свойства средней линии трапеции). Средняя линия трапеции параллельна основаниям и равна их полусумме.

Дано: ABCD — трапеция с основаниями AD и ВС (рис. 148), EF— средняя линия. Доказать: Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказательство. Поскольку EF — средняя линия трапеции ABCD, то АЕ= BE, DF= CF. Через точки В и проведём прямую, пересекающую продолжение основания ADb точке Q. Как найти диагональ произвольного четырехугольникаno стороне и прилежащим к ней углам. У них CF = FD по условию, Как найти диагональ произвольного четырехугольникакак вертикальные, Как найти диагональ произвольного четырехугольникавнутренние накрест лежащие углы при параллельных прямых ВС и АО и секущей CD. Из равенства треугольников следует: BF— F0, то есть средняя линия ЕF трапеции является средней линией треугольника АВО.

1) По свойству средней линии треугольника EF || АО, поэтому EF || AD. Поскольку AD || ВС, то EF\ ВС.

Пример №7 (свойство равнобедренной трапеции).

В равнобедренной трапеции углы при основании равны. Докажите это.

Решение:

Пусть в трапеции ABCD (рис. 149) АВ = CD. Докажем, что углы при основании AD равны.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Проведём СЕ || АВ. Полученный четырёхугольник АВСЕ— параллелограмм, так как его противоположные стороны попарно параллельны. По свойству параллелограмма, АВ = СЕ, а по условию — АВ = CD. Следовательно, С£= CD и Как найти диагональ произвольного четырехугольникаравнобедренный. Поэтому Как найти диагональ произвольного четырехугольникасоответственные углы при параллельных прямых СЕ и АВ и секущей АЁ. Отсюда

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Если в условии задачи дана трапеция, то полезно такое дополнительное построение: проведите через вершину трапеции прямую, параллельную боковой стороне (рис. 149 или 150), и используйте свойства полученных параллелограмма и треугольника.

Решите предыдущую задачу, используя рисунок 150. Посмотрите на рисунок 151, где изображены изученные вами

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Центральные и вписанные углы

Проведём окружность с центром О и построим угол с вершиной в центре окружности (рис. 182). Получили центральный угол в окружности.

Угол с вершиной в центре окружности называется центральным углом. Как найти диагональ произвольного четырехугольникаКак найти диагональ произвольного четырехугольника

Теорема (о вписанном угле). Вписанный угол измеряется половиной дуги, на которую он опирается.

Дано: Как найти диагональ произвольного четырехугольника— вписанный в окружность с центром О (рис. 188 — 190).

Доказать: Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказательство. Рассмотрим три случая расположения центра , окружности относительно сторон данного вписанного угла.

1. Центр окружности лежит на стороне вписанного угла (рис. 188). Проведём отрезок ОД тогда центральный угол АОС является внешним углом Как найти диагональ произвольного четырехугольника. По свойству внешнего угла треугольника, Как найти диагональ произвольного четырехугольникаКак найти диагональ произвольного четырехугольника— равнобедренный (ОВ= OA = R). Поэтому Как найти диагональ произвольного четырехугольникаизмеряется дугой АС. Следовательно, вписанный угол ABC измеряется половиной дуги АС.

2. Центр окружности лежит во внутренней области вписанного угла (рис. 189). Проведём луч ВО, тогда данный угол равен сумме двух углов:Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Из доказанного в первом случае следует, что Как найти диагональ произвольного четырехугольникаизмеряется половиной дуги AD, a Как найти диагональ произвольного четырехугольника— половиной дуги DC. Поэтому Как найти диагональ произвольного четырехугольникаизмеряется суммой полудуг AD и DC, то J есть половиной дуги АС.

3. Центр круга лежит во внешней области вписанного угла (рис. 190). Проведём луч ВО, тогда: Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Следствие 1.

Вписанные углы, опирающиеся на одну и ту же дугу, равны (рис. 191). Действительно, каждый из них измеряется половиной одной и той же дуги.

Следствие 2.

Вписанный угол, опирающийся на диаметр, — прямой (рис. 192). Действительно, такой угол измеряется половиной полуокружности, то есть 180°: 2 = 90°. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Равны ли вписанные углы, опирающиеся на равные дуги (рис. 193)? Да, так как каждый из этих углов измеряется половиной равных дуг, градусные меры которых равны.

Пример №8

Хорды окружности АВ и ВС образуют угол 30°. Найдите хорду АС, если диаметр окружности равен 10 см.

Решение:

Проведём диаметр CD и соединим точки A и D (рис. 194). Как найти диагональ произвольного четырехугольникакак вписанные, опирающиеся на дугу АС (следствие 1). Поэтому Как найти диагональ произвольного четырехугольника, так как опирается на диаметр окружности (следствие 2). Тогда в прямоугольном треугольнике ADC катет АС лежит против угла 30° и равен половине гипотенузы CD. Следовательно, Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Для того чтобы доказать равенство двух углов, покажите, что они являются вписанными в одну окружность и опираются на одну и ту же дугу либо на равные дуги данной окружности.

Рассмотрим геометрическое место точек, которое используется при решении сложных задач на построение.

Пусть АВ — некоторый отрезок прямой а, М— произвольная точка, не лежащая на прямой a, Как найти диагональ произвольного четырехугольника(рис. 195). Тогда говорят: из точки М отрезок АВ виден под углом а.

Если описать окружность около Как найти диагональ произвольного четырехугольника(рис. 196), то из любой точки дуги АМВ (кроме точек А и В) отрезок АВ виден под углом а (следствие 1 из теоремы о вписанном угле). Поскольку точку можно взять и с другой стороны от прямой а, то существует ещё одна дуга, например ANB(рис. 197), из каждой точки которой (кроме точек А и В) отрезок АВ виден под углом а. Поэтому геометрическим местом точек, из которых отрезок АВ виден под углом а, является фигура, состоящая из двух дуг АМВ и AN В без точек А и В. Чтобы построить одну из двух дуг этого геометрического места точек для острого угла а, необходимо: Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Вписанные и описанные четырёхугольники

Отметим на окружности четыре точки и соединим их хордами (рис. 222). Получили четырёхугольник, вписанный в окружность. Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Четырёхугольник, все вершины которого лежат на окружности, называется вписанным в эту окружность, а окружность — описанной около этого четырехугольника.

Отметим на окружности четыре точки и проведём через них отрезки касательных, как показано на рисунке 223. Получили четырёхугольник, описанный около окружности.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Четырёхугольнику все стороны которого касаются окружности, называется описанным около этой окружности, а окружность — вписанной в этот четырёхугольник.

Свойство вписанного четырёхугольника и его признак связаны с углами этого четырёхугольника.

Теорема (свойство углов вписанного четырёхугольника). Сумма противоположных углов вписанного четырёхугольника равна 180″.

Дано: четырёхугольник ABCD, вписанный в окружность (рис. 224).

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказать: Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказательство. Углы А, В, Си D вписаны в окружность.

Из теоремы о вписанном угле следует: Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Тогда Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Сумма всех углов четырёхугольника равна 360°, а сумма углов А и С — 180°. Тогда Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Около каждого ли четырёхугольника можно описать окружность? В отличие от треугольника не каждый четырёхугольник — вписанный. Приведём признак вписанного четырёхугольника без доказательства.

Теорема (признак вписанного четырёхугольника). Если в четырёхугольнике сумма двух противоположных углов равна 180е, то около такого четырёхугольника можно описать окружность.

Пример №9

Докажите, что около равнобедренной трапеции можно описать окружность.

Решение:

Пусть ABCD — равнобедренная трапеция с основаниями AD и ВС (рис. 225). Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Докажем, что Как найти диагональ произвольного четырехугольника. В любой трапеции сумма углов, прилежащих к одной боковой стороне, равна 180° (следует из свойства параллельных прямых).

Поэтому, Как найти диагональ произвольного четырехугольника. По свойству равнобокой трапеции, Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Тогда Как найти диагональ произвольного четырехугольникаи, согласно признаку вписанного четырёхугольника, трапеция ABCD— вписанная. Свойство описанного четырёхугольника и его признак связаны со сторонами этого четырёхугольника.

Теорема (свойство сторон описанного четырёхугольника). Суммы противоположных сторон описанного четырёхугольника равны.

Дано: четырёхугольник ABCD, описанный около окружности (рис. 226), Е, F, K и P — точки касания.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Доказать: АВ + CD = ВС + AD.

Доказательство. По свойству касательных, проведённых к окружности из одной точки: АЕ = АР; BE = BF, СК = CF, DK = DP. Сложив почленно эти равенства, получим: АЕ + BE + СК + DK = АР + BF + CF + DP, то есть АВ + CD = ВС + AD.

В каждый ли четырёхугольник можно вписать окружность? В отличие от треугольника, не в каждый четырёхугольник можно вписать окружность. Приведём признак описанного четырёхугольника без доказательства.

Теорема (признак описанного четырёхугольника). Если в четырёхугольнике суммы противоположных сторон равны, то в этот четырёхугольник можно вписать окружность.

Чтобы доказать, что четырёхугольник MNKP (рис. 227) — вписанный, покажите, что: либо ے M + ے K = 180°, либо ے N + ے P= 180°. Чтобы доказать, что четырёхугольник ABCD (рис. 227) — описанный, покажите, что: AB + CD = AD + BC.

1. Кроме окружностей, вписанной и описанной около четырёхугольника, существуют ещё и вневписанные окружности.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Проведём в произвольном четырёхугольнике ABCD биссектрисы внешних углов при вершинах А, В, С и D [рис. 228). Точки их пересечения Как найти диагональ произвольного четырехугольникацентры четырёх вневписанных окружностей. Каждая из них касается одной стороны четырёхугольника и продолжении двух других его сторон. Вневписанные окружности имеют следующее свойство: их центры являются вершинами четырёхугольника Как найти диагональ произвольного четырехугольникавписанного в окружность. Действительно,

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Следовательно, четырёхугольник Как найти диагональ произвольного четырехугольника— вписанный в окружность.

2. Древнегреческие учёные открыли, кроме уже известных вам, другие интересные свойства вписанных и описанных четырёхугольников. Например.

Теорема Птолемея (II в.). Произведение диагоналей вписанного четырёхугольника равно сумме произведений его противоположных сторон.

Задача Архимеда (III в. до н. э.). Если диагонали вписанного четырёхугольника перпендикулярны, то сумма квадратов четырёх отрезков, на которые делятся диагонали точкой пересечения, равна квадрату диаметра описанной окружности. Позднее (IX — XIII в.) арабские учёные дополнили сведения о вписанных и описанных четырёхугольниках и способах исследования их свойств. Так, одарённый геометр Гасан ибн-Гайтем (умер в 1038 г.) предложил, способ, позволяющий установить, используя лишь циркуль, является ли данный четырёхугольник вписанным. Пусть дан четырёхугольник ABCD(рис. 229).

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Продолжим сторону AD за точку D. Проведём дуги равных окружностей с центрами в точках В и D. Если KL = МО, то четырёхугольник ABCD — вписанный, так как ے ABC + ے ADC = 180° (докажите это). В иных случаях четырёхугольник не является вписанным.

4 | 3. При решении задач иногда рассматриваются окружности, не заданные в условии. На рисунке к задаче сначала находим четырёхугольник, около которого можно описать окружность либо в который можно вписать окружность, а потом используем свойства хорд, диаметров, вписанных углов, углов с вершиной внутри окружности и т. д.

Как найти диагональ произвольного четырехугольника

Пример №10

Из произвольной точки М катета ВС прямоугольного треугольника ABC проведён перпендикуляр MD к гипотенузе АВ (рис. 230). Докажем, что ے MAD= ے MCD.

Решение:

Около четырёхугольника ADMC можно описать окружность, так как ے ACM+ ے ADM= 180°.

Тогда ے MAD= ے MCD— вписанные углы, опирающиеся на одну дугу MD.

Рекомендую подробно изучить предметы:
  • Геометрия
  • Аналитическая геометрия
  • Начертательная геометрия
Ещё лекции с примерами решения и объяснением:
  • Площади фигур в геометрии
  • Площади поверхностей геометрических тел
  • Вычисление площадей плоских фигур
  • Преобразование фигур в геометрии
  • Парабола
  • Многогранник
  • Решение задач на вычисление площадей
  • Тела вращения: цилиндр, конус, шар

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

Площадь треугольника. Как найти площадь треугольника?Скачать

Площадь треугольника. Как найти площадь треугольника?

Доказательство площади произвольного четырехугольника.Скачать

Доказательство площади произвольного четырехугольника.

Как найти площадь треугольника без формулы?Скачать

Как найти площадь треугольника без формулы?

Как решить любую задачу с четырёхугольниками? | Математика TutorOnlineСкачать

Как решить любую задачу с четырёхугольниками? | Математика TutorOnline

Как находить площадь любой фигуры? Геометрия | МатематикаСкачать

Как находить площадь любой фигуры? Геометрия | Математика

Сможешь найти часть диагонали вписанного четырехугольника?Скачать

Сможешь найти часть диагонали вписанного четырехугольника?

№478. В выпуклом четырехугольнике диагонали взаимно перпендикулярны. Докажите, что площадьСкачать

№478. В выпуклом четырехугольнике диагонали взаимно перпендикулярны. Докажите, что площадь

Самый простой способ нахождения площадиСкачать

Самый простой способ нахождения площади

Все про ПАРАЛЛЕЛОГРАММ за 8 минут: Свойства, Признаки, Формулы Периметра и Площади // ГеометрияСкачать

Все про ПАРАЛЛЕЛОГРАММ за 8 минут: Свойства, Признаки, Формулы Периметра и Площади // Геометрия

КАК найти площадь трапеции? Геометрия 8 класс | МатематикаСкачать

КАК найти площадь трапеции? Геометрия 8 класс | Математика

Площадь четырехугольникаСкачать

Площадь четырехугольника
Поделиться или сохранить к себе: