1) по двум сторонам и углу между ними
Доказательство:
Пусть у треугольников АВС и А 1 В 1 С 1 угол A равен углу А 1 , АВ равно А 1 В 1, АС равно А 1 С 1 . Докажем, что треугольники равны.
Наложим треугольник ABC (либо симметричный ему) на треугольник A 1 B 1 C 1 так, чтобы угол A совместился с углом A 1 . Так как АВ=А 1 В 1 , а АС=А 1 С 1 , то B совпадёт с В 1 , а C совпадёт с С 1. Значит, треугольник А 1 В 1 С 1 совпадает с треугольником АВС, а следовательно, равен треугольнику АВС.
Теорема доказана.
2) по стороне и прилежащим к ней углам
Доказательство:
ПустьАВС и А 1 В 1 С 1 - два треугольника, у которых АВ равно А 1 В 1, угол А равен углу А 1 , и угол В равен углу В 1 . Докажем, что они равны.
Наложим треугольник ABC (либо симметричный ему) на треугольник A 1 B 1 C 1 так, чтобы AB совпало с A 1 B 1. Так как ∠ВАС =∠В 1 А 1 С 1 и ∠АВС=∠А 1 В 1 С 1 , то луч АС совпадёт с А 1 С 1 , а ВС совпадёт с В 1 С 1 . Отсюда следует, что вершина C совпадёт с С 1. Значит, треугольник А 1 В 1 С 1 совпадает с треугольником АВС, а следовательно, равен треугольнику АВС.
Теорема доказана.
3) по трём сторонам
Доказательство
:
Рассмотрим треугольники ABC и A l B l C 1, у которых АВ=А 1 В 1 , BC = B l C 1 СА=С 1 А 1. Докажем, что ΔАВС =ΔA 1 B 1 C 1 .
Приложим треугольник ABC (либо симметричный ему) к треугольнику A 1 B 1 C 1 так, чтобы вершина А совместилась с вершиной A 1 , вершина В — с вершиной В 1 , а вершины С и С 1 , оказались по разные стороны от прямой А 1 В 1 . Рассмотрим 3 случая:
1) Луч С 1 С про-ходит внутри угла А 1 С 1 В 1 . Так как по условию теоремы стороны АС и A 1 C 1 , ВС и В 1 С 1 равны, то треугольники A 1 C 1 C и В 1 С 1 С — равнобедренные . По теореме о свойстве углов равнобедренного треугольника ∠1 = ∠2, ∠3 = ∠4, поэтому ∠ACB=∠A 1 C 1 B 1 .
2) Луч С 1 С совпадает с одной из сторон этого угла. A лежит на CC 1 . AC=A 1 C 1 , BC=B 1 C 1 , C 1 BC - равнобедренный , ∠ACB=∠A 1 C 1 B 1 .
3) Луч C 1 C проходит вне угла А 1 С 1 В 1 . AC=A 1 C 1 , BC=B 1 C 1 , значит, ∠1 = ∠2, ∠1+∠3 = ∠2+∠4, ∠ACB=∠A 1 C 1 B 1 .
Итак, AC=A 1 C 1 , BC=B 1 C 1 , ∠C=∠C 1 . Следовательно, треугольники ABC и A 1 B 1 C 1 равны по
первому признаку равенства треугольников.
Теорема доказана.
2.
Деление отрезка на n равных частей.
Провести луч через A, отложить на нём n равных отрезков. Через B и A n провести прямую и к ней параллельные через точки A 1 - A n -1. Отметим их точки пересечения с AB. Получим n отрезков, которые равны по теореме Фалеса.
Теорема Фалеса.
Если на одной из двух прямых отложить последовательно несколько равных отрезков и через их концы провести параллельные прямые, пересекающие вторую прямую, то они отсекут на второй прямой равные между собой отрезки.
Доказательство. AB=CD
1. Проведём через точки A и C прямые, параллельные другой стороне угла. Получим два параллелограмма AB 2 B 1 A 1 и CD 2 D 1 C 1 . Согласно свойству параллелограмма : AB 2 = A 1 B 1 и CD 2 = C 1 D 1 .
2. ΔABB 2 =ΔCDD 2 ABB 2 CDD 2 BAB 2 DCD 2 и равны на основании второго признака равенства треугольников:
AB = CD согласно условию теоремы,
как соответственные, образовавшиеся при пересечении параллельных BB 1 и DD 1 прямой BD.
3. Аналогично каждый из углов и оказывается равным углу с вершиной в точке пересечения секущих. AB 2 = CD 2 как соответственные элементы в равных треугольниках.
4. A 1 B 1 = AB 2 = CD 2 = C 1 D 1
При решении геометрических задач полезно следовать такому алгоритму. Во время чтения условия задачи необходимо
- Сделать чертеж. Чертеж должен максимально соответствовать условию задачи, так его основная задача помочь найти ход решения
- Нанести все данные из условия задачи на чертеж
- Выписать все геометрические понятия, которые встречаются в задаче
- Вспомнить все теоремы, которые относятся к этим понятию
- Нанести на чертеж все соотношения между элементами геометрической фигуры, которые следуют из этих теорем
Например, если в задаче встречается слова биссектриса угла треугольника, нужно вспомнить определение и свойства биссектрисы и обозначить на чертеже равные или пропорциональные отрезки и углы.
В этой статье вы найдете основные свойства треугольника, которые необходимо знать для успешного решения задач.
ТРЕУГОЛЬНИК.
Площадь треугольника.
1. ,
здесь - произвольная сторона треугольника, - высота, опущенная на эту сторону.
2.
,
здесь и - произвольные стороны треугольника, - угол между этими сторонами:
3. Формула Герона:
Здесь - длины сторон треугольника, - полупериметр треугольника,
4. ,
здесь - полупериметр треугольника, - радиус вписанной окружности.
Пусть - длины отрезков касательных.
Тогда формулу Герона можно записать в таком виде:
5.
6. ,
здесь - длины сторон треугольника, - радиус описанной окружности.
Если на стороне треугольника взята точка, которая делит эту сторону в отношении m:n, то отрезок, соединяющий эту точку с вершиной противолежащего угла делит треугольник на два треугольника, площади которых относятся как m:n:
Отношение площадей подобных треугольников равно квадрату коэффициента подобия.
Медиана треугольника
Это отрезок, соединяющий вершину треугольника с серединой противоположной стороны.
Медианы треугольника пересекаются в одной точке и делятся точкой пересечения в отношении 2:1, считая от вершины.
Точка пересечения медиан правильного треугольника делит медиану на два отрезка, меньший из которых равен радиусу вписанной окружности, а больший - радиусу описанной окружности.
Радиус описанной окружности в два раза больше радиуса вписанной окружности: R=2r
Длина медианы произвольного треугольника
,
здесь - медиана, проведенная к стороне , - длины сторон треугольника.
Биссектриса треугольника
Это отрезок биссектрисы любого угла треугольника, соединяющий вершину этого угла с противоположной стороной.
Биссектриса треугольника делит сторону на отрезки, пропорциональные прилежащим сторонам:
Биссектрисы треугольника пересекаются в одной точке, которая является центром вписанной окружности.
Все точки биссектрисы угла равноудалены от сторон угла.
Высота треугольника
Это отрезок перпендикуляра, опущенный из вершины треугольника на противоположную сторону, или ее продолжение. В тупоугольном треугольнике высота, проведенная из вершины острого угла лежит вне треугольника.
Высоты треугольника пересекаются в одной точке, которая называется ортоцентром треугольника.
Чтобы найти высоту треугольника , проведенную к стороне , нужно любым доступным способом найти его площадь, а затем воспользоваться формулой:
Центр окружности, описанной около треугольника , лежит в точке пересечения серединных перпендикуляров, проведенных к сторонам треугольника.
Радиус описанной окружности треугольника можно найти по таким формулам:
Здесь - длины сторон треугольника, - площадь треугольника.
,
где - длина стороны треугольника, - противолежащий угол. (Эта формула вытекает из теоремы синусов).
Неравенство треугольника
Каждая сторона треугольника меньше суммы и больше разности двух других.
Сумма длин любых двух сторон всегда больше длины третьей стороны:
Напротив большей стороны лежит больший угол; напротив большего угла лежит большая сторона:
Если , то и наоборот.
Теорема синусов:
стороны треугольника пропорциональны синусам противолежащих углов:
Теорема косинусов:
квадрат стороны треугольника равен сумме квадратов двух других сторон без удвоенного произведения этих сторон на косинус угла между ними:
Прямоугольный треугольник
- это треугольник, один из углов которого равен 90°.
Сумма острых углов прямоугольного треугольника равна 90°.
Гипотенуза - это сторона, которая лежит против угла 90°. Гипотенуза является наибольшей стороной.
Теорема Пифагора:
квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов
: 
Радиус окружности, вписанной в прямоугольный треугольник, равен
,
здесь - радиус вписанной окружности, - катеты, - гипотенуза:
Центр окружности, описанной около прямоугольного треугольника лежит в середине гипотенузы:
Медиана прямоугольного треугольника, проведенная к гипотенузе , равна половине гипотенузы.
Определение синуса, косинуса, тангенса и котангенса прямоугольного треугольника смотрите
Соотношение элементов в прямоугольном треугольнике:
Квадрат высоты прямоугольного треугольника, проведенной из вершины прямого угла, равен произведению проекций катетов на гипотенузу:
Квадрат катета равен произведению гипотенузы на проекцию катета на гипотенузу:
Катет, лежащий против угла равен половине гипотенузы:
Равнобедренный треугольник.
Биссектриса равнобедренного треугольника, проведенная к основанию является медианой и высотой.
В равнобедренном треугольнике углы при основании равны.
Угол при вершине.
И - боковые стороны,
И - углы при основании.
Высота, биссектриса и медиана.
Внимание! Высота, биссектриса и медиана, проведенные к боковой стороне не совпадают.
Правильный треугольник
(или равносторонний треугольник ) - это треугольник, все стороны и углы которого равны между собой.
Площадь правильного треугольника равна
где - длина стороны треугольника.
Центр окружности, вписанной в правильный треугольник , совпадает с центром окружности, описанной около правильного треугольника и лежит в точке пересечения медиан.
Точка пересечения медиан правильного треугольника делит медиану на два отрезка, меньший из которых равен радиусу вписанной окружности, а больший - радиусу описанной окружности.
Если один из углов равнобедренного треугольника равен 60°, то этот треугольник правильный.
Средняя линия треугольника
Это отрезок, соединяющий середины двух сторон.
На рисунке DE - средняя линия треугольника ABC.
Средняя линия треугольника параллельна третьей стороне и равна ее половине: DE||AC, AC=2DE
Внешний угол треугольника
Это угол, смежный какому либо углу треугольника.
Внешний угол треугольника равен сумме двух углов, не смежных с ним.
Тригонометрические функции внешнего угла:
Признаки равенства треугольников:
1 . Если две стороны и угол между ними одного треугольника соответственно равны двум сторонам и углу между ними другого треугольника, то такие треугольники равны.
2 . Если сторона и два прилежащих к ней угла одного треугольника соответственно равны стороне и двум прилежащим к ней углам другого треугольника, то такие треугольники равны.
3 Если три стороны одного треугольника соответственно равны трем сторонам другого треугольника, то такие треугольники равны.
Важно: поскольку в прямоугольном треугольнике два угла заведомо равны, то для равенства двух прямоугольных треугольников требуется равенство всего двух элементов: двух сторон, или стороны и острого угла.
Признаки подобия треугольников:
1 . Если две стороны одного треугольника пропорциональны двум сторонам другого треугольника, и углы, заключенные между этими сторонами равны, то эти треугольники подобны.
2 . Если три стороны одного треугольника пропорциональны трем сторонам другого треугольника, то эти треугольники подобны.
3 . Если два угла одного треугольника равны двум углам другого треугольника, то эти треугольники подобны.
Важно: в подобных треугольниках сходственные стороны лежат против равных углов.
Теорема Менелая
Пусть прямая пересекает треугольник , причем – точка ее пересечения со стороной , – точка ее пересечения со стороной , и – точка ее пересечения с продолжением стороны . Тогда
Два треугольника называются равными, если их можно совместить наложением. На рисунке 1 изображены равные треугольники ABC и А 1 В 1 С 1 . Каждый из этих треугольников можно наложить на другой так, что они полностью совместятся, т. е. попарно совместятся их вершины и стороны. Ясно, что при этом совместятся попарно и углы этих треугольников.
Таким образом, если два треугольника равны, то элементы (т. е. стороны и углы) одного треугольника соответственно равны элементам другого треугольника. Отметим, что в равных треугольниках против соответственно равных сторон (т. е. совмещающихся при наложении) лежат равные углы, и обратно: против соответственно равных углов лежат равные стороны.
Так, например, в равных треугольниках ABC и A 1 B 1 C 1 , изображенных на рисунке 1, против соответственно равных сторон АВ и А 1 В 1 лежат равные углы С и С 1 . Равенство треугольников ABC и А 1 В 1 С 1 будем обозначать так: Δ ABC = Δ А 1 В 1 С 1 . Оказывается, что равенство двух треугольников можно установить, сравнивая некоторые их элементы.
Теорема 1. Первый признак равенства треугольников. Если две стороны и угол между ними одного треугольника соответственно равны двум сторонам и углу между ними другого треугольника, то такие треугольники равны (рис.2).
Доказательство. Рассмотрим треугольники ABC и A 1 B 1 C 1 , у которых АВ = A 1 B 1 , АС = A 1 C 1 ∠ А = ∠ А 1 (см. рис.2). Докажем, что Δ ABC = Δ A 1 B 1 C 1 .
Так как ∠ А = ∠ А 1 , то треугольник ABC можно наложить на треугольник А 1 В 1 С 1 так, что вершина А совместится с вершиной А 1 , а стороны АВ и АС наложатся соответственно на лучи А 1 В 1 и A 1 C 1 . Поскольку АВ = A 1 B 1 , АС = А 1 С 1 , то сторона АВ совместится со стороной А 1 В 1 а сторона АС - со стороной А 1 C 1 ; в частности, совместятся точки В и В 1 , С и C 1 . Следовательно, совместятся стороны ВС и В 1 С 1 . Итак, треугольники ABC и А 1 В 1 С 1 полностью совместятся, значит, они равны.
Аналогично методом наложения доказывается теорема 2.
Теорема 2. Второй признак равенства треугольников. Если сторона и два прилежащих к ней угла одного треугольника соответственно равны стороне и двум прилежащим к ней углам другого треугольника, то такие треугольники равны (рис. 34).
Замечание. На основе теоремы 2 устанавливается теорема 3.
Теорема 3. Сумма любых двух внутренних углов треугольника меньше 180°.
Из последней теоремы вытекает теорема 4.
Теорема 4. Внешний угол треугольника больше любого внутреннего угла, не смежного с ним.
Теорема 5. Третий признак равенства треугольников. Если три стороны одного треугольника соответственно равны трем сторонам другого треугольника, то такие треугольники равны ().
Пример 1. В треугольниках ABC и DEF (рис. 4)
∠ А = ∠ Е, АВ = 20 см, АС = 18 см, DE = 18 см, EF = 20 см. Сравнить треугольники ABC и DEF. Какой угол в треугольнике DEF равен углу В?
Решение. Данные треугольники равны по первому признаку. Угол F треугольника DEF равен углу В треугольника ABC, так как эти углы лежат против соответственно равных сторон DE и АС.
Пример 2. Отрезки АВ и CD (рис. 5) пересекаются в точке О, которая является серединой каждого из них. Чему равен отрезок BD, если отрезок АС равен 6 м?
Решение.
Треугольники АОС и BOD равны (по первому признаку): ∠ АОС = ∠ BOD (вертикальные), АО = ОВ, СО = OD (по условию).
Из равенства этих треугольников следует равенство их сторон, т. е. АС = BD. Но так как по условию АС = 6 м, то и BD = 6 м.
В этой статье мы расскажем, как можно сформулировать и доказать первый признак равенства треугольников , который проходят в 7 классе.
Формулировка первого признака равенства треугольников
«Если две стороны и угол между ними одного треугольника равны двум сторонам и углу между ними другого треугольника, то эти треугольники равны.»
Сокращенно его называют равенство «по двум сторонам и углу между ними».
Прежде чем перейти к необходимо вспомнить, что называют треугольником и в каком случае можно утверждать, что два треугольника равны.
Что такое треугольник и когда они считаются равными?
Треугольник – это геометрическая фигура из трёх отрезков, соединяющих три точки (при условии, что они не лежат на одной прямой. Эти точки считаются вершинами треугольника. А соединяющие их отрезки – сторонами ).
На рисунке 1 представлен треугольник ABС. Который имеет три вершины (А, В и С). И стороны – АВ, АС и ВС.
Рисунок 1
Треугольники считаются равными, когда все их стороны и углы соответственно равны друг другу (в случае, когда равны лишь углы, а стороны пропорциональны, треугольники называются подобными ). Таким образом очевидно, что равные треугольники можно наложить друг на друга – и они полностью совпадут.
Доказательство первого признака равенства треугольников
Дано:
Два треугольника: ABC и DEF (рисунок 2).
Рисунок 2
По условию теоремы две пары отрезков этих треугольников равны между собой (АС = FD и СВ = EF). Углы между отрезками также равны (т.е. ∠АСВ = ∠EFD).
Доказать , что треугольник ABC равен треугольнику DEF.
Доказательство:
- Поскольку имеется равенство углов (∠АСВ = ∠EFD), треугольники можно наложить друг на друга, так чтобы вершина С совпадала с вершиной F.
- При этом отрезки СА и СВ наложатся на отрезки FE и FD.
- А поскольку отрезки двух треугольников равны между собой (АС = FD и СВ = EF по условию), то отрезок АВ также совпадёт со стороной ED.
- Это в свою очередь даст совмещение вершин А и D, В и Е.
- Следовательно, треугольники полностью совместятся, а значит, они равны.
Теорема доказана.
Треугольник. Остроугольный, тупоугольный и прямоугольный треугольник.
Катеты и гипотенуза. Равнобедренный и равносторонний треугольник.
Сумма углов треугольника.
Внешний угол треугольника. Признаки равенства треугольников.
Замечательные линии и точки в треугольнике: высоты, медианы,
биссектрисы,срединны e перпендикуляры, ортоцентр,
центр тяжести, центр описанного круга, центр вписанного круга.
Теорема Пифагора. Соотношение сторон в произвольномтреугольнике.
Треугольник – это многоугольник с тремя сторонами (или тремя углами). Стороны треугольника обозначаются часто малыми буквами, которые соответствуют заглавным буквам, обозначающим противоположные вершины.
Если
все
три
угла острые
(рис.20
),
то
это
остроугольный треугольник
.
Если один из углов прямой
( C, рис.21),
то это прямоугольный треугольник
;
стороны
a
,
b
,
образующие прямой угол, называются катетами
; сторона
c
,
противоположная прямому углу, называется гипотенузой
. Если один из
углов
тупой
( B,
рис.22),
то это
тупоугольный треугольник.
Треугольник
ABC
(рис.23) -
равнобедренный
,
если две
его стороны равны (a
=
c
); эти равные стороны
называются боковыми
, третья сторона называется основанием
треугольника. Треугольник
ABC
(рис.24) –
равносторонний
,
если все
его стороны равны (a
=
b
=
c
). В
общем случае
(a
≠ b
≠ c
)
имеем
неравносторонний
треугольник.
Основные свойства треугольников. В любом треугольнике:
1. Против большей стороны лежит больший угол, и наоборот.
2. Против равных сторон лежат равные углы, и наоборот.
В частности, все углы в равностороннем треугольнике равны.
3. Сумма углов треугольника равна 180 º .
Из двух последних свойств следует, что каждый угол в равностороннем
треугольнике равен 60 º.
4. Продолжая одну из сторон треугольника (AC, рис.25), получаем внешний
угол BCD. Внешний угол треугольника равен сумме внутренних углов,
не смежных с ним : BCD = A + B.
5. Любая сторона треугольника меньше суммы двух других сторон и больше
их разности (a < b + c , a > b – c ;b < a + c , b > a – c ;c < a + b ,c > a – b ).
Признаки равенства треугольников.
Треугольники равны, если у них соответственно равны:
a ) две стороны и угол между ними;
b ) два угла и прилегающая к ним сторона;
c ) три стороны.
Признаки равенства прямоугольных треугольников.
Д ва прямоугольных треугольника равны, если выполняется одно из следующих условий:
1) равны их катеты;
2) катет и гипотенуза одного треугольника равны катету и гипотенузе другого;
3) гипотенуза и острый угол одного треугольника равны гипотенузе и острому углу другого;
4) катет и прилежащий острый угол одного треугольника равны катету и прилежащему острому углу другого;
5) катет и противолежащий острый угол одного треугольника равны катету и противолежащему острому углу другого.
Замечательные линии и точки в треугольнике.
Высота треугольника - это перпендикуляр, опущенный из любой вершины на противоположную сторону ( или её продолжение ). Эта сторона называется основанием треугольника . Три высоты треугольника всегда пересекаются в одной точке , называемой ортоцентром треугольника. Ортоцентр остроугольного треугольника (точка O , рис.26) расположен внутри треугольника, а ортоцентр тупоугольного треугольника (точка O , рис.27) – снаружи; ортоцентр прямоугольного треугольника совпадает с вершиной прямого угла.
Медиана – это отрезок , соединяющий любую вершину треугольника с серединой противоположной стороны. Три медианы треугольника (AD , BE , CF , рис.28) пересекаются в одной точке O , всегда лежащей внутри треугольника и являющейся его центром тяжести. Эта точка делит каждую медиану в отношении 2:1, считая от вершины.
Биссектриса – это отрезок биссектрисы угла от вершины до точки пересечения с противоположной стороной. Три биссектрисы треугольника (AD , BE , CF , рис.29) пересекаются в одной точке О, всегда лежащей внутри треугольника и являющейся центром вписанного круга (см. раздел «Вписанные и описанные многоугольники»).
Биссектриса делит противоположную сторону на части, пропорциональные прилегающим сторонам ; например, на рис.29 AE : CE = AB : BC .
Срединный перпендикуляр – это перпендикуляр, проведенный из средней точки отрезка (стороны). Три срединных перпендикуляра треугольника АВС (KO , MO , NO , рис.30 ) пересекаются в одной точке О, являющейся центром описанного круга (точки K , M , N – середины сторон треугольника ABC ).
В остроугольном треугольнике эта точка лежит внутри треугольника; в тупоугольном – снаружи; в прямоугольном - в середине гипотенузы. Ортоцентр, центр тяжести, центр описанного и центр вписанного круга совпадают только в равностороннем треугольнике.
Теорема Пифагора. В прямоугольном треугольнике квадрат длины гипотенузы равен сумме квадратов длин катетов.
Доказательство теоремы Пифагора с очевидностью следует из рис.31. Рассмотрим прямоугольный треугольник ABC с катетами a , b и гипотенузой c .
Построим квадрат AKMB , используя гипотенузу AB как сторону. Затем продолжим стороны прямоугольного треугольника ABC так, чтобы получить квадрат CDEF , сторона которого равна a + b . Теперь ясно, что площадь квадрата CDEF равна (a + b ) 2 . С другой стороны, эта площадь равна сумме площадей четырёх прямоугольных треугольников и квадрата AKMB , то есть
c 2 + 4 (ab / 2) = c 2 + 2 ab ,
отсюда ,
c 2 + 2 ab = (a + b ) 2 ,
и окончательно имеем:
c 2 = a 2 + b 2 .
Соотношение сторон в произвольном треугольнике.
В общем случае (для произвольного треугольника) имеем:
c 2 = a 2 + b 2 – 2ab · cos C,
где C – угол между сторонами a и b .
