Каким свойством обладают высоты треугольника

Каким свойством обладают высоты треугольника thumbnail

Высоты, медианы и биссектрисы треугольника постоянно встречаются нам в задачах по геометрии. Мы начнем с таблицы, в которой показано, что такое высоты, медианы и биссектрисы, и какими свойствами они обладают. Затем — подробные объяснения и решение задач.

Высоты, медианы, биссектрисы треугольника

Напомним, что высота треугольника — это перпендикуляр, опущенный из его вершины на противоположную сторону.

Высота в треугольнике

Три высоты треугольника всегда пересекаются в одной точке. Вот как это выглядит в случае остроугольного треугольника.

Высоты в остроугольном треугольнике

Попробуйте провести три высоты в тупоугольном треугольнике. Получилось? Да, редкий выпускник справляется с этим заданием. Действительно, мы не можем опустить перпендикуляр из точки  на отрезок , зато можем опустить его на прямую  — то есть на продолжение стороны .

Высота в тупоугольном треугольнике

В этом случае в одной точке пересекаются не сами высоты, а их продолжения.

Высоты в тупоугольном треугольнике

А как выглядят три высоты в прямоугольном треугольнике? В какой точке они пересекаются?

Медиана треугольника — отрезок, соединяющий его вершину с серединой противоположной стороны.

Три медианы треугольника пересекаются в одной точке и делятся в ней в отношении , считая от вершины.

Свойство медианы

Биссектриса треугольника — отрезок, соединяющий вершину треугольника с точкой на противоположной стороне и делящий угол треугольника пополам.

У биссектрисы угла есть замечательное свойство — точки, принадлежащие ей, равноудалены от сторон угла. Поэтому три биссектрисы треугольника пересекаются в одной точке, равноудаленной от всех сторон треугольника. Эта точка является центром окружности, вписанной в треугольник.

Еще одно свойство биссектрисы пригодится тем, кто собирается решать задачу . Биссектриса треугольника делит противоположную сторону в отношении длин прилежащих сторон.

Свойство биссектрисы

Разберем несколько задач, в которых речь идет о высотах, медианах и биссектрисах треугольника. Все задачи взяты из Банка заданий ФИПИ.

1. Найдите острый угол между биссектрисами острых углов прямоугольного треугольника. Ответ дайте в градусах.

Рисунок к задаче 1

Пусть биссектрисы треугольника (в котором угол  равен ) пересекаются в точке .

Рассмотрим треугольник .

,

, тогда

Острый угол между биссектрисами на рисунке обозначен .

Угол  смежный с углом , следовательно, .

Поскольку треугольник  — прямоугольный, то .

Тогда .

Ответ: .

2. Острые углы прямоугольного треугольника равны и . Найдите угол между высотой и биссектрисой, проведенными из вершины прямого угла. Ответ дайте в градусах.

Рисунок к задаче 2

Пусть  — высота, проведенная из вершины прямого угла ,  — биссектриса угла .

Тогда

.

Угол между высотой и биссектрисой — это угол .

Ответ: .

3. Два угла треугольника равны и . Найдите тупой угол, который образуют высоты треугольника, выходящие из вершин этих углов. Ответ дайте в градусах.

Рисунок к задаче 3

Из треугольника (угол  — прямой) найдем угол . Он равен .

Из треугольника ( — прямой) найдем угол . Он равен .

В треугольнике известны два угла. Найдем третий, то есть угол , который и является тупым углом между высотами треугольника :

.

Ответ: .

4. В треугольнике угол  равен ,  и  — биссектрисы, пересекающиеся в точке . Найдите угол . Ответ дайте в градусах.

Рисунок к задаче 4

Пусть в треугольнике угол равен , угол равен .

Рассмотрим треугольник .

, тогда .

Из треугольника получим, что .

Тогда .

Ответ: .

5. В треугольнике угол  равен , угол  равен . , и  — биссектрисы, пересекающиеся в точке . Найдите угол . Ответ дайте в градусах.

Рисунок к задаче 5

Найдем угол . Он равен .

Тогда .

Из треугольника найдем угол . Он равен .

Рассмотрим треугольник .

, . Значит

Ответ: .

6. В треугольнике ,  — медиана, угол равен , угол  равен . Найдите угол . Ответ дайте в градусах.

Как решать эту задачу? У медианы прямоугольного треугольника, проведенной из вершины прямого угла, есть особое свойство. Мы докажем его в теме «Прямоугольник и его свойства».

Подсказка: Сделайте чертеж, найдите на нем равнобедренные треугольники и докажите, что они равнобедренные.

Правильный ответ: .

Источник

Там, где есть высота, есть и прямой угол.

А значит, и прямоугольный треугольник, который поможет тебе решить массу задач!

И простые подобия, и «хитрые подобия с косинусом», и другие свойства прямоугольных треугольников!

И самое главное – не нужно ничего запоминать.

Научись выводить и никогда не ошибёшься, сможешь всегда себя проверить и решить любую задачу!

Все в этой статье. Читай.

НАЧАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ

Высота – линия, проведённая из вершины треугольника перпендикулярно противоположной стороне (прямой, которая эту сторону содержит).

Давай нарисуем:

Каким свойством обладают высоты треугольника

На этом рисунке ( displaystyle BH) – высота.

Но иногда высота ведёт себя, как непослушный ребенок – «выбегает» из треугольника. Это бывает в тупоугольном треугольнике.

И тогда получается так:

Каким свойством обладают высоты треугольника

В общем, не нужно пугаться, если основание высоты оказалось не на стороне треугольника, а «за» треугольником, на продолжении стороны. Как же решать задачи, в которых участвует высота?

Нужно стремиться применить какие-нибудь знания о прямоугольном треугольнике – ведь где высота – там и прямой угол.

Давай попробуем.

Пример решения задачи

Вот есть, скажем, задача:

В треугольнике ( displaystyle ABC) с тупым углом ( displaystyle C) проведена высота ( displaystyle BH). Найти ( displaystyle AC), если ( AB=2sqrt{10}), ( BC=sqrt{13}), ( BH=2).

Решаем:

Это закрытый контент 

Оставьте E-mail и получите на почту доступ к нему 

Каким свойством обладают высоты треугольника

Смотри: из-за того, что угол ( C) – тупой, высота ( BH) опустилась на продолжение стороны ( AC), а не на саму сторону.

Теперь давай увидим во всём этом два прямоугольных треугольника.

Читайте также:  Какие свойства темперамента проявляются в деятельности человека

Смотри их целых два:

Каким свойством обладают высоты треугольника

Применяем теорему Пифагора к треугольнику ( BCH):

( B{{C}^{2}}=B{{H}^{2}}+C{{H}^{2}}), то есть ( 13=4+C{{H}^{2}}); ( CH=3).

А теперь теорема Пифагора для ( Delta ABH):

( A{{B}^{2}}=A{{H}^{2}}+B{{H}^{2}}); то есть ( 40=A{{H}^{2}}+4); ( AH=6).

Теперь осталось только заметить, что ( AC=AH-CH=6-3=3).

Нашли!

Пересечение высот

А теперь давай зададимся вопросом: а сколько вообще высот у треугольника? Конечно, три! И вот, есть такое утверждение, доказывать которое мы здесь не будем, но знать его нужно, тем более, что запоминается оно просто:

В любом треугольнике все три высоты (или их продолжения) пересекаются в одной точке.

Смотрим, как это бывает:

a) Сами высоты пересекаются:

Каким свойством обладают высоты треугольника

b) Пересекаются продолжения:

Каким свойством обладают высоты треугольника

Ну вот, про высоту и запоминать-то нужно всего ничего:

  • Задача про высоту часто решается с помощью знаний о прямоугольном треугольнике.
  • Три высоты (или три продолжения) пересекаются в одной точке.
    (Но! Это НЕ центр НИКАКОЙ окружности)

СРЕДНИЙ УРОВЕНЬ

Высота треугольника –линия, проведённая из вершины треугольника перпендикулярно противоположной стороне (прямой, содержащей эту высоту).

Каким свойством обладают высоты треугольника

Обрати внимание, что, в отличие от биссектрисы и медианы,высота может находиться вне треугольника. Вот так, например:

Каким свойством обладают высоты треугольника

Немного о терминологии: основанием высоты называют ту точку, в которой высота пересекает противоположную сторону (или её продолжение).

Задачи, связанные с высотой, часто решаются при помощи знаний о прямоугольном треугольнике. Но попадаются задачи и похитрее, при решении которых лучше обладать дополнительными знаниями заранее, а не выводить их «с нуля». Сейчас мы обсудим некоторые из них.

Каким свойством обладают высоты треугольника

Первый «неожиданный факт»:

( displaystyle Delta AB{{H}_{A}}sim Delta ~CB{{H}_{C}})

Почему бы это? Да очень просто! У них общий угол ( displaystyle B) и оба – прямоугольные. Значит, подобны по двум углам.

Второй «неожиданный» факт:

( Delta A{{H}_{C}}Hsim{ }Delta C{{H}_{A}}H)

Каким свойством обладают высоты треугольника

Здесь тоже подобие по двум углам: ( angle 1=angle 2) (как вертикальные) и по прямому углу.

Третий, по-настоящему неожиданный факт:

Это закрытый контент 

Оставьте E-mail и получите на почту доступ к нему 

( Delta ABCsim Delta {{H}_{A}}B{{H}_{C}})

Каким свойством обладают высоты треугольника

Вот это уже интереснее, правда? Давай разбираться, почему так.

  • Во-первых, конечно, у этих треугольников есть одинаковый (и даже общий) угол ( B).
  • А во-вторых… Ты помнишь ещё первый “неожиданный” факт? Ну, что ( Delta A{{H}_{A}}Bsim Delta C{{H}_{C}}B)? Вспоминаем и применяем!

Запишем отношения соответствующих сторон.

Каким свойством обладают высоты треугольника

Итак, ( Delta A{{H}_{A}}Bsim Delta C{{H}_{C}}B).

Следовательно, ( frac{{{H}_{C}}B}{{{H}_{A}}B}=frac{BC}{AB})

Перепишем по–другому: ( frac{{{H}_{C}}B}{BC}=frac{{{H}_{A}}B}{AB})

Каким свойством обладают высоты треугольника

Ух, да это же – отношение сторон для треугольников ( ABC) и ( {{H}_{A}}B{{H}_{C}})!

В итоге мы получили, что у треугольников ( ABC) и ( {{H}_{A}}B{{H}_{C}})

  • Угол ( B) – общий;
  • Отношение сторон, заключающих этот угол – одинаковы: ( frac{{{H}_{C}}B}{BC}=frac{{{H}_{A}}B}{AB}).

Значит, мы получили, что:

( Delta ABCsim Delta {{H}_{A}}B{{H}_{C}})

Но самое интересное ещё впереди!

Каков же коэффициент подобия этих треугольников? То есть чему же равно это самое отношение ( frac{{{H}_{C}}B}{BC})?

Рисуем:

Каким свойством обладают высоты треугольника

Где наши знания о прямоугольном треугольнике?

Что такое ( {{H}_{C}}B)? Катет, прилежащий к углу ( B).

А что такое ( BC)? Гипотенуза!

Значит, ( frac{{{H}_{C}}B}{BC}=cosangle B).

Потрясающе, не правда ли?

Давай сформулируем ещё раз, чтобы лучше запомнить:

Каким свойством обладают высоты треугольника

( displaystyle Delta {{H}_{A}}B{{H}_{C}}sim Delta ABC)( k=cos angle B)

Ну вот, две высоты в треугольнике рассмотрены. А теперь…

В треугольнике проведены три высоты

Как и для медиан, и для биссектрис, для высот треугольника верно следующее утверждение:

В любом треугольнике три высоты или их продолжения пересекаются в одной точке.

Доказывать это утверждение мы здесь, пожалуй, не будем.

Давай просто нарисуем, чтобы понять, как это бывает «высоты или их продолжения».

1. Треугольник остроугольный – тогда пересекаются сами высоты:

Каким свойством обладают высоты треугольника

2. Треугольник тупоугольный – тогда пересекаются продолжения высот:

Каким свойством обладают высоты треугольника

Что же полезного мы ещё не обсудили?

Угол между высотами

Давай узнаем, вдруг угол между высотами можно как–то выразить через углы треугольника? Давай рассмотрим остроугольный треугольник.

Каким свойством обладают высоты треугольника

Итак, нам хотелось бы найти ( displaystyle angle varphi ).

Смотрим на ( displaystyle Delta AHC). Замечаем, что наш ( displaystyle angle varphi ) – внешний угол в этом треугольнике.

Значит, ( angle varphi =angle 1+angle 2).

Чему же равны ( displaystyle angle 1) и ( displaystyle angle 2)?

Каким свойством обладают высоты треугольника

Смотри: из ( Delta A{{H}_{A}}C) выходит, что ( angle 1=90{}^circ -angle C).

Конечно, таким же образом из ( Delta C{{H}_{C}}A) получается, что ( angle 2=90{}^circ -angle A).

Теперь ( angle ~varphi =angle ~1+angle ~2=90{}^circ -angle ~C+90{}^circ -angle ~A=180{}^circ -angle ~A-angle ~C).

Но что же это такое? Ведь сумма угла углов треугольника – ( 180{}^circ )! Значит, ( angle varphi =angle B).

Итак, что получилось?

Угол между высотами в остроугольном треугольнике равен углу между сторонами, к которым эти высоты проведены.

А как же дело обстоит в тупоугольном треугольнике? Давай смотреть…очень внимательно!

Читайте также:  Какими свойствами обладает магнит

Представим, что у нас «главный» не ( displaystyle Delta ABC), а ( displaystyle Delta AHC).

Каким свойством обладают высоты треугольника

Тогда оказывается, что прямые ( displaystyle AB), ( displaystyle BC) и ( displaystyle HB) – высоты в ( displaystyle Delta AHC).

Но ( displaystyle Delta AHC) уже остроугольный (так как все высоты оказались внутри), а про остроугольный треугольник мы уже всё знаем: ( displaystyle angle alpha =angle H).

НО! ( displaystyle angle alpha =180{}^circ -angle B)

Значит, для тупоугольного треугольника:

( angle ~H=180{}^circ -angle ~B).

И ещё кое–что…

Вернёмся–ка к остроугольному треугольнику. Отметим на рисунке равные углы:

Каким свойством обладают высоты треугольника

Что видим теперь? Ещё подобные треугольники!

Как от двух линий вообще могут получиться столько подобных треугольников?!

Но тем не менее…

( Delta C{{H}_{C}}Bsim Delta C{{H}_{A}}Hsim Delta A{{H}_{A}}Bsim Delta A{{H}_{C}}H)

Видишь, какое богатство? И всё это может быть использовано в задачах!

Ну вот, теперь ты узнал что-то новенькое про высоты треугольника. Теперь пробуй применять в задачах всё это – и соображение о том, что высота образует прямоугольный треугольник, и простые подобия прямоугольных треугольников, получающихся при пересечении двух высот, и подобие похитрее – которое с косинусом, и то, что угол между высотами равен углу между сторонами…

Главное, ты не старался просто запоминать все эти факты, а осознай, что их можно очень просто вывести. И тогда, если ты будешь точно знать, например, что две проведённые высоты приносят кучу бонусов в виде всяких подобий, то ты непременно и сам получишь все эти бонусы, а заодно – решение своей задачи!

Высота – линия, проведённая из вершины треугольника перпендикулярно противоположной стороне (прямой, которая эту сторону содержит).

Каким свойством обладают высоты треугольника

Три высоты любого треугольника пересекаются в одной точке.

Высоты треугольника обратно пропорциональны сторонам, на которые они опущены: ( displaystyle A{{H}_{A}}:B{{H}_{B}}:C{{H}_{C}}=frac{1}{BC}:frac{1}{AC}:frac{1}{AB}).

Способы вычисления длины высоты, проведенной к стороне BC:

  • Через сторону и угол треугольника: ( displaystyle A{{H}_{A}}=ACcdot sin C=ABcdot sin B).
  • Через все 3 стороны треугольника:( displaystyle A{{H}_{A}}=frac{2}{BC}cdot sqrt{pcdot (p-BC)cdot (p-AC)cdot (p-AB)}),где ( displaystyle p) – полупериметр треугольника: ( displaystyle p=frac{AB+BC+AC}{2}).
  • Через сторону и площадь треугольника: ( displaystyle A{{H}_{A}}=frac{2S}{BC}).
  • Через стороны треугольника и радиус описанной окружности:
    ( displaystyle A{{H}_{A}}=frac{ABcdot AC}{2R}),где ( displaystyle R) – радиус описанной окружности.

P.S. Последний бесценный совет ????

Ну вот, тема закончена. Если ты читаешь эти строки, значит, ты очень крут.

Почему?

Потому что только 5% людей способны освоить что-то самостоятельно. И если ты дочитал до конца, ты попал в эти 5%!

Теперь самое главное.

Ты разобрался с теорией по этой теме. И, повторюсь, это… это просто супер! Ты уже лучше, чем абсолютное большинство твоих сверстников.

Проблема в том, что этого может не хватить…

Для чего?

Для успешной сдачи ОГЭ или ЕГЭ, для поступления в 10 класс или в институт на бюджет и, самое главное, для жизни.

Я не буду тебя ни в чем убеждать, просто скажу одну вещь…

Люди, получившие хорошее образование, зарабатывают намного больше, чем те, кто его не получил. Это статистика.

Но и это не главное.

Главное то, что они более счастливы (есть такие исследования). Возможно, потому, что перед ними открывается гораздо больше возможностей и жизнь становится ярче? Не знаю…

Но думай сам…

Что нужно, чтобы быть наверняка лучше других на ОГЭ или ЕГЭ и быть в конечном итоге… более счастливым?

Набить руку, решая задачи.

На экзамене у тебя не будут спрашивать теорию.

Тебе нужно будет решать задачи на время. И, если ты не решал их (много!), ты обязательно где-нибудь глупо ошибешься или просто не успеешь. Это как в спорте: нужно много раз повторить, чтобы выиграть наверняка.

Найди где хочешь сборник, обязательно с решениями, подробным разбором и решай, решай, решай!

Можешь воспользоваться нашим сборником задач с подробным разбором, и мы их всячески рекомендуем, потому что они разбиты по темам, по типам и даже собраны в целую программу подготовки.

Если решишь набить руку с помощью наших задач, зайди на сайт 100gia и приобрети одну из программ.

А еще можешь зарегистрироваться и получить доступ к огромному количеству бесплатных материалов, видеоуроков, тестов.

После регистрации ты сможешь:

  • проверить свою готовность к каждому типу задач на ЕГЭ (пройдя тест);
  • подтянуть слабые места с помощью видеоуроков, вебинаров;
  • понять тему с помощью статей учебника YouClever;
  • набить руку, решая задачи и получая проверку и решения;
  • сдать пробный ЕГЭ и получить сразу оценку и разбор ошибок.
Читайте также:  Какие свойства позволяют использовать гранит в строительстве

Бонус: информатика и физика.

И в заключение…

Если наши задачи тебе не нравятся, найди другие. Только не останавливайся на теории.

“Понял” и “Умею решать” – это совершенно разные навыки. Тебе нужны оба.

Найди задачи и решай!

Твоя очередь!

Ты знаешь очень много о высоте треугольника. И вот, что нужно сделать дальше. Практикуйся! Ведь я уверен, что с каждой задачей ты будешь все увереннее применять свои знания!

Высота треугольника – не просто перпендикуляр, длину которого мы используем для нахождения площади, верно? Это кое-что покруче ????

А теперь мы хотим узнать твое мнение!

Помогла ли тебе эта статья? Понравилась ли она тебе и все ли было понятно?

Напиши внизу в комментариях!

А если остались вопросы, задай их! Мы непременно ответим тебе!

Успехов!

Источник

Анонимный вопрос

6 июня 2018  · < 100

Какая теорема в геометрии не доказана?

Кандидат физ.-мат. наук, делаю Яндекс, увлекаюсь всем на свете

Например, если вы докажете гипотезу Ходжа, то вы получите приз в миллион долларов. К сожалению, даже формулировку этой гипотезы объяснить неспециалисту практически невозможно. Достаточно сказать, что речь в ней идёт не о двумерных конструкциях (как в школьной геометрии) и не о трехмерных (как в стереометрии), а о многомерных, координаты в этих пространствах не обычные числа, а комплексные. И это только начало.

До 2003 года был чуть более простой для восприятия пример важной недоказанной геометрической теоремы, так называемая гипотеза Пуанкаре (тоже “задача на миллион”). Но эту задачу решил российский математик Григорий Перельман, а от миллиона отказался. Наверное, вы что-нибудь об этом слышали!

Прочитать ещё 12 ответов

Как найти угол в прямоугольном треугольнике, если известны две стороны?

В прямоугольном треугольнике 2 катета (прилежащий a, противолежащий b) и 1 гипотенуза (c).
Угол можно узнать с помощью обратных тригонометрических функций.
Если известны 2 катета – то необходимо воспользоваться арктангенсом (или арккотангенсом). Вычисляем арктангенс из результата деления противолежащего катета на прилежащий – tg−1 (b/a), либо арккотангенс из результата деления прилежащего катета на противолежащий – ctg−1 (a/b).
Если известна гипотенуза и катет, то угол будет равен арксинусу результата деления противолежащего катета на гипотенузу sin-1(b/c) либо арккосинусу результата деления прилежащего катета на гипотенузу cos-1(a/c).

Прочитать ещё 1 ответ

Как ориентироваться по компасу?

Педагог, музыкант, начинающий путешественник и немножко психолог

Особенность компаса такова, что его стрелка всегда указывает на север. Для большей точности положите прибор на ровную поверхность параллельно земле. Разверните его так, чтобы север был наверху – на 12 часов по аналогии с циферблатом. Теперь Вы легко сможете определить остальные стороны горизонта: внизу юг, слева запад, справа восток. Зная направление движения, наметьте себе ориентир на местности и идите к нему. Чтобы не сбиться, периодически сверяйтесь с компасом и находите новые ориентиры.

Прочитать ещё 2 ответа

Сколько весит тень?

физик-теоретик в прошлом, дауншифтер и журналист в настоящем, живу в Германии

Вес (в физике) – это сила, с которой тело давит на опору. Обычно его путают с массой, так как в гравитационном поле Земли вес пропорционален массе, а коэффициент пропорциональности (ускорение свободного падения) практически неизменен. Также и во вращающейся неинерциальной системе (например, во вращающейся космической станции) центробежная сила (а с нею и вес объектов) будет пропорциональна их массе, но коэффициент пропорциональности будет уже иным. 

Теперь о тени. Конечно, это не объект. И массы у нее нет. Тем не менее, в некотором смысле у тени есть вес. Только он – отрицательный! 

Ведь тень – это отсутствие света из-за вставшей на его пути преграды. Свет – это поток фотонов, имеющих массу и скорость, а с ними и импульс. Если бы фотоны долетали, они передавали бы свои импульсы освещенной “опоре”, оказывая непрерывное давление. А давление, умноженное на площадь – это сила. Можно сказать, вес света. Ну а тень – это отсутствие и света и его “веса”. То есть, по сравнению с освещением тень как бы имеет “отрицательный” вес, примерно как “дырка” (нехватка отрицательно заряженного электрона в полупроводнике) “имеет” положительный заряд.

Прочитать ещё 3 ответа

Источник